氨（NH₃）不僅是人造氮肥的重要氮源,而且也是重要的儲(chǔ)氫載體。盡管地球大氣中氮?dú)夂拷咏?0%,合成氨的氮源非常豐富,但由于氮氮三鍵鍵能較高(940 kJ·mol^-1),活化N₂分子非常困難。目前,工業(yè)合成氨仍然延用傳統(tǒng)哈伯合成氨法,但該合成氨技術(shù)需要高溫高壓,并且制氫及合成氨工藝中均產(chǎn)生大量CO₂氣體。因此,尋找廉價(jià)、高效、綠色節(jié)能的合成氨技術(shù)具有重要意義。與哈伯工業(yè)合成氨技術(shù)比較,利用太陽(yáng)光作為驅(qū)動(dòng)力,采用半導(dǎo)體材料作為光催化劑,將氮?dú)馀c水反應(yīng),可以在溫和反應(yīng)條件下光催化合成氨。光催化合成氨涉及到光生電子、氮分子吸附及活化、電子空穴分離及反應(yīng)物脫附等過(guò)程。本論文以提高對(duì)N₂分子的活化位點(diǎn),增大半導(dǎo)體光催化劑對(duì)光的吸收,加快光生載流子的遷移率,促進(jìn)光生電子與空穴的分離,抑制光生電子與空穴的分離,從而增大光催化固定氮的效率為目的,采用ZnO為基質(zhì),設(shè)計(jì)了ZnO納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光催化劑,并用于光催化合成氨反應(yīng)。具體工作內(nèi)容如下:（1）以乙二醇作為還原劑,通過(guò)兩步水熱法設(shè)計(jì)合成了一種... 

【文章來(lái)源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

金屬和氧空位的吸附活化N2過(guò)程

基于氧化鋅納米異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建及光催化合成氨的研究劑以 TiO2為主[25-28]，雖然對(duì)催化劑缺陷等沒(méi)有進(jìn)行充分的表征和分析，但是晶體的晶型和 Fe 等過(guò)渡元素的摻雜被普遍認(rèn)為是能夠提高光催化性能的重要因素[29,30]。近年來(lái)，光催化固定氮的研究由了新的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了氮化碳和鉍基催化劑等層狀催化劑能夠在可見(jiàn)光下光催化合成氨[31]，通過(guò)制造空位，等離子共振效應(yīng)等方式均對(duì)光催化性能有一定的提升。

圖 1-3 Bi5O7I-001 和 Bi5O7I -100 的價(jià)帶導(dǎo)帶位置[42]Fig. 1-3 The valence band and conduction band position of Bi5O7I-001 and Bi5O7I -100[4Mott–Schottky plots of Bi5O7I–100 (a) and Bi5O7I–001 (b) Bi5O7I electrodes in an aqueosolution of Na2SO4(0.1 M) with frequencies of 1000 and 2000 Hz, (c) valence band XPS spectof Bi5O7I–100 and Bi5O7I–001, and (d) band diagram of Bi5O7I–100 and Bi5O7I–001而對(duì)于半導(dǎo)體材料而言，往往每個(gè)晶面導(dǎo)帶與價(jià)帶的位置有略微的偏移，晶面與晶面之間能夠形成“表面異質(zhì)結(jié)”[43]，與復(fù)合材料之間所形成的異質(zhì)結(jié)相比較由于表面異質(zhì)結(jié)幾乎不用考慮界面，所以消除了界面接觸對(duì)光生載流子遷移的干擾[44]。李燦課題組[45]將暴露(001)晶面的 SrTiO3的六面體調(diào)控為同時(shí)暴露(001)晶面和(110)晶面的十八面體（如圖 1-4），使氧化和還原反應(yīng)分別在不同晶面上進(jìn)行降低光生電子和空穴的復(fù)合率，促使光催化制氫效率提升 5 倍以上。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎳摻雜石墨相氮化碳的熔鹽輔助微波法制備及光催化固氮性能[J]. 曲曉鈺,胡紹爭(zhēng),李萍,王菲,趙艷鋒,王瓊.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2017(12)
[2]TiO2光催化劑的晶面效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 陸陽(yáng).  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(09)



本文編號(hào)：3427802