類石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作為一種不含金屬的光催化劑已被廣泛研究,然而較快的光生電子-空穴復合速率和較小的可見光響應(yīng)范圍在很大程度上限制了它的性能。因此,基于g-C₃N₄結(jié)構(gòu)改進其在可見光范圍的光催化性能是當前科研工作者的研究熱點。在這項工作中,我們尋找一種合適的半導體材料與g-C₃N₄復合,有效地降低了電子和空穴的復合速率,在復合材料中摻雜雜質(zhì)原子,引起材料電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化,從而增強g-C₃N₄的光催化效率。文中基于自旋極化密度泛函理論系統(tǒng)研究了Cu/N（共）摻雜的TiO₂/g-C₃N₄異質(zhì)結(jié)體系的幾何、電子和光學性質(zhì)。計算結(jié)果表明與純的TiO₂（101）表面相比,TiO₂/g-C₃N₄異質(zhì)結(jié)的帶隙明顯變窄,并且（Cu,N）共摻雜可以誘發(fā)一些N 2p和... 

【文章來源】：西北大學陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導體光催化劑的光催化過程示意圖

圖 1 半導體光催化劑的光催化過程示意圖。導體對可見光的吸收、抑制電子和空穴在遷移過程率。然而，并非所有的可以通過光照激發(fā)使價帶中電材料都能完成分解水制氫的過程。一個理想的半導體：如圖 2 所示，半導體價帶頂?shù)碾妱荼仨毐?H2O 氧化高，導帶底的電勢必須比 H+還原生成 H2的電位(0的光照下進行氧化還原反應(yīng)，源源不斷地生成氫氣。

第一章 緒論所以，理論上催化劑材料的帶隙要大于 1.23 eV，但并不是帶隙越大就越利于光催化反應(yīng)發(fā)生。當半導體的帶隙過大時，它僅對太陽光中的紫外光有較強的光吸收，但是紫外光僅占太陽光的 4%，導致它對太陽光的利用率極低。因此，研究新型半導體光催化劑材料，拓寬其對太陽光的吸收范圍，提高光催化制氫效率成為全球研究熱點問題。1.3 g-C3N4及其復合材料1.3.1 g-C3N4的性質(zhì)及研究現(xiàn)狀(1) g-C3N4的性質(zhì)g-C3N4是一種新型不含金屬的二維層狀半導體納米材料，結(jié)構(gòu)中的 C 和 N 原子以 sp2雜化形式成鍵，結(jié)構(gòu)如圖 3：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨相氮化碳基復合光催化劑的研究進展[J]. 李娟,趙丹,馬占強.  人工晶體學報. 2018(07)

碩士論文
[1]利用第一性原理研究石墨相氮化碳光解水的機制[D]. 葉欣欣.福州大學 2015



本文編號：3469483