發(fā)布時(shí)間：2021-08-22 05:33

　　目前全球的的主要能源供應(yīng)依然是化石燃料,但化石燃料的利用帶來(lái)了諸多的問(wèn)題,如何解決化石燃料的枯竭問(wèn)題和化石燃料帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題是20世紀(jì)以來(lái)研究工作者們面臨的重大挑戰(zhàn)之一。目前有諸多可再生和不可再生的獲取能源的方法來(lái)緩解化石燃料的危機(jī)問(wèn)題,目前可行的獲取途徑有氫能,核能,風(fēng)能,潮汐能,地?zé)崮艿鹊�。氫能因熱值�?來(lái)源廣泛,環(huán)保無(wú)害以及燃燒性能優(yōu)良在諸多能源中脫穎而出。目前氫能源的獲取依然依賴于化石能源,成本較大。尋求可行的獲取氫能源的辦法也是科研工作者們亟需解決的問(wèn)題。以太陽(yáng)能為光源利用光催化劑光解水是氫能獲取的重要方法之一。然而半導(dǎo)體光催化材料存在著載流子的復(fù)合,量子效率低以及光響應(yīng)范圍窄的自身問(wèn)題是目前科研工作人員亟待解決的問(wèn)題。因此,解決上述存在的問(wèn)題是目前科研工作者們一直前進(jìn)的動(dòng)力。硒化鎘（CdSe）晶體是一種帶隙能在1.65至1.8 eV的范圍內(nèi)的性能優(yōu)異的n-型半導(dǎo)體材料,具有閃鋅礦和纖鋅礦兩種穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu),與其他無(wú)機(jī)或者有機(jī)材料相比有著獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì),在傳感器,太陽(yáng)能電池,生物熒光探針以及催化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,歸因于硒化鎘材料具有尺寸小、比表面積大、光響應(yīng)能力強(qiáng)、獨(dú)特的電... 

【文章來(lái)源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化反應(yīng)制氫示意圖[8]

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文4性pH是氫產(chǎn)生的最佳水平；氫的生成速率隨TEOA濃度的變化而變化，并且遵循Langmuir型等溫線；較低的光強(qiáng)度下，與較高的光強(qiáng)度相比，該系統(tǒng)具有較高的量子產(chǎn)率。在30mW/cm2下，紫外線，可見(jiàn)光和太陽(yáng)光的QY分別為10.82%，12.23%和11.33%。1.3.2異質(zhì)結(jié)光催化材料異質(zhì)結(jié)材料是兩種或者兩種以上材料均暴露在外面，有一個(gè)能級(jí)對(duì)接，使得兩種組分均有機(jī)會(huì)參與反應(yīng)的發(fā)生，且異質(zhì)結(jié)材料是相互獨(dú)立的，從而保持了單組分的特性兼雙元或者多元組分的特性，以直接的形成最突出的優(yōu)勢(shì)是減少了載流子的復(fù)合，從而提高了電子的轉(zhuǎn)移效率，原因在于特殊的能帶結(jié)構(gòu)[12]，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移途徑和能帶結(jié)構(gòu)的不同，可以將異質(zhì)結(jié)分為I-型、II-型、III-型、n型和Z-型體系[13,14]。I-型異質(zhì)結(jié)是帶隙較窄的材料與帶隙較寬的材料復(fù)合，具體來(lái)說(shuō)就是窄帶隙A的CB和VB分別位于寬帶隙B的CB和VB的下方和上方。這種結(jié)構(gòu)由于能級(jí)差的作用使得寬帶隙結(jié)構(gòu)材料B中的電子由CB向窄帶隙結(jié)構(gòu)材料A的CB轉(zhuǎn)移，同時(shí)B中的空穴由VB向窄帶隙結(jié)構(gòu)材料A的VB轉(zhuǎn)移，B的CB和VB堆積了大量的電子空穴，且因?yàn)閷拵兜木壒式档土溯d流子的復(fù)合，從而提高了光催化劑的催化效率[15]。圖1-2I型異質(zhì)結(jié)光催化產(chǎn)氫材料雙組分的電子空穴遷移圖[15]I型異質(zhì)結(jié)光催化產(chǎn)氫材料多以雙組分構(gòu)成，像In2O3/In2S3[16]、MoS2/g-C3N4[17]、CdS/ZnS[18]等，例如DelmarS.Larsen課題組[19]構(gòu)建了核殼結(jié)構(gòu)的CdSe/CdS，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的催化劑是單相CdSe產(chǎn)氫效率的近10倍，這歸因于表面深陷阱通過(guò)外部CdS殼層的鈍化，電子必須通過(guò)CdS殼隧道才能到達(dá)表面，這一過(guò)程是極其短暫的，因?yàn)殡娮拥竭_(dá)表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)的時(shí)間遠(yuǎn)比電子通過(guò)隧道的時(shí)間長(zhǎng)，這就保證了電子能夠有足

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文5夠的時(shí)間參與還原反應(yīng)從而降低了電子空穴的復(fù)合。圖1-3核殼結(jié)構(gòu)CdSe/CdS構(gòu)建的I-型異質(zhì)結(jié)機(jī)理圖及產(chǎn)氫效果[19]II-型異質(zhì)結(jié)光催化材料是目前最廣泛的，當(dāng)半導(dǎo)體材料吸收太陽(yáng)光譜時(shí)，光生電子由半導(dǎo)體A的CB向半導(dǎo)體B的CB遷移，同時(shí)B的VB產(chǎn)生的空穴向A的VB遷移，這使得兩種半導(dǎo)體材料都能富集光生電子和空穴，不僅使復(fù)合材料富集大量的還原電子，也同時(shí)避免了載流子的復(fù)合出現(xiàn)[20]。Yu課題組[21]先通過(guò)確定CdS和g-C3N4的能帶邊緣位置，然后通過(guò)溶劑熱和化學(xué)吸附相結(jié)合的方法制備了具有不同g-C3N4含量的CdS/g-C3N4核/殼納米線，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)光腐蝕后的CdS產(chǎn)生的空穴可以很容易轉(zhuǎn)移到g-C3N4表面，由于CdS的VB最大值相對(duì)于g-C3N4的VB較低，因此CdS中的腐蝕性光生空穴可以輕松轉(zhuǎn)移至g-C3N4[22,23]。在這種CdS/g-C3N4核/殼結(jié)構(gòu)中，將CdS進(jìn)行光腐蝕形成的孔道結(jié)構(gòu)是必要條件，而對(duì)于具有密閉CdS/g-C3N4核/殼結(jié)構(gòu)，電子不能有效地快速轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致催化劑活性降低。


本文編號(hào)：3357106