目前,化石能源的短缺和環(huán)境質(zhì)量的惡化是當(dāng)今社會(huì)存在的兩大主要問題,嚴(yán)重影響了人類的生存環(huán)境,大量的研究學(xué)者開始意識(shí)到可再生能源的開發(fā)迫在眉睫,光催化技術(shù)可以將豐富的太陽能轉(zhuǎn)化為高效清潔的能源因此被廣泛應(yīng)用,然而光催化技術(shù)的核心是尋找合適的光催化劑,在眾多的光催化劑中金屬硫化物和石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由于出眾的性能已成為光催化領(lǐng)域中研究的焦點(diǎn)。g-C₃N₄制備簡單來源豐富并且具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,但是傳統(tǒng)的粉體g-C₃N₄在實(shí)際應(yīng)用中存在光生電子和空穴復(fù)合率高,光催化性能差和難回收等弊端,針對(duì)以上缺點(diǎn),本研究首先引入靜電紡絲碳化纖維（CNFs）作為載體解決難回收的問題,接著通過修飾不同的金屬硫化物（Ag₂S,Zn S）進(jìn)行改性,加速接觸界面電荷的轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)了g-C₃N₄催化性能從有機(jī)物降解拓展到紫外-可見光解水產(chǎn)氫。金屬硫化物如CdS因其具有合適的禁帶寬度和較強(qiáng)的可見光吸收能力已... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化劑催化機(jī)理示意

第一章緒論3關(guān)系。圖1-2(a)螺旋棒狀g-C3N4；(b)介孔g-C3N4微球；(c)g-C3N4空心球;(d)魚鱗狀g-C3N4;(e)CdS納米棒;(f)CdS納米線；(g)海膽狀CdS球；(h)CdS納米花和(i)Ag2S納米線.Figure1-2(a)g-C3N4spiralrods;(b)porousg-C3N4microspheres;(c)g-C3N4hollowspheres;(d)fish-scalestructuredg-C3N4nanosheet;(e)CdSnanorods;(f)CdSnanowires;(g)seaurchinCdSspheres;(h)CdSnanostructuredflowersand(i)Ag2Snanowires.1.2.2貴金屬沉積目前，貴金屬（Au,Pd,Pt,Ag等）作為助催化劑的優(yōu)勢(shì)在于其內(nèi)部電子是自由電子，這代表不需要借助能量的激發(fā)電子就可以在自身內(nèi)部發(fā)生轉(zhuǎn)移。當(dāng)貴金屬修飾到催化劑表面后，由于貴金屬較低的費(fèi)米能級(jí)使得電子可以輕易的從半導(dǎo)體的導(dǎo)帶沿著兩者接觸的界面轉(zhuǎn)移到貴金屬表面，不僅可以加速電子的轉(zhuǎn)移有效抑制光生電子和空穴的復(fù)合，而且能夠改善催化劑的能帶結(jié)構(gòu)直接影響催化劑的氧化還原反應(yīng)，同時(shí)由于貴金屬表面存在等離子共振效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)提高光催化性能的目的[33-35]。Wang等[36]將Au納米顆粒均勻的光沉積到多孔的g-C3N4球上利用該催化劑做光解水產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)引入AuNPs可以改善電子-空穴對(duì)的分離，拓寬可見光的響應(yīng)范圍，在可見光照射下其產(chǎn)氫活性是單純多孔g-C3N4的5.34倍。同樣有報(bào)道[37]證實(shí)沉積超量的貴金屬會(huì)削弱光催化劑的催化活性，因?yàn)檫^量的貴金屬顆粒會(huì)發(fā)生聚集形成大的金屬顆粒，這不僅會(huì)減小催化劑的比表面積降低吸附性能，而且還可能充當(dāng)光

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4生電子和空穴的復(fù)合中心。由此可見，沉積適度的貴金屬納米粒子在光催化劑表面可以顯著提高其光催化反應(yīng)性能。1.2.3半導(dǎo)體、碳材料的復(fù)合近年來，通過耦合將能帶匹配的兩種半導(dǎo)體復(fù)合來調(diào)整導(dǎo)帶和價(jià)帶的位置，這不僅可以改變光生載流子的流向達(dá)到光生電子和空穴分離和轉(zhuǎn)移的目的，而且還能拓寬可見光響應(yīng)范圍提升光催化能力，常見的半導(dǎo)體復(fù)合體系有g(shù)-C3N4/CdS[22],g-C3N4/MoS2[38],g-C3N4/TiO2[39]和BiOBr/MoS2[40]等。如圖1-3所示，Liu等[22]將g-C3N4和CdS復(fù)合到一起形成典型的Ⅱ型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其中CdS導(dǎo)帶位置高于g-C3N4，而CdS價(jià)帶位置比g-C3N4價(jià)帶電位更負(fù)，在可見光照射下，光生電子會(huì)從g-C3N4導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移到CdS導(dǎo)帶并捕獲溶液中溶解的O2產(chǎn)生O2-進(jìn)而氧化溶液中的RhB，同時(shí)CdS價(jià)帶上的空穴遷移到g-C3N4價(jià)帶上進(jìn)而氧化RhB，實(shí)現(xiàn)光生電子和空穴沿著兩相接觸界面有效快速的分離，可以明顯改性g-C3N4/CdS的催化活性。碳材料具有導(dǎo)電性常作為載體出現(xiàn)，將g-C3N4負(fù)載到碳纖維上有利于樣品的回收使用或者在金屬硫化物顆粒外側(cè)包覆一層碳材料可以抑制光腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。圖1-3g-C3N4/CdS在可見光照射下催化反應(yīng)機(jī)理.Figure1-3Photocatalyticmechanismdiagramsforphotocatalyticreactionofg-C3N4/CdS.1.2.4元素?fù)诫s將適量的元素?fù)诫s到光催化劑內(nèi)部不僅可以延長光生載流子的壽命而且可以提

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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