近幾十年來,能源危機和環(huán)境惡化問題日益加重,開發(fā)綠色可再生能源意義重大。太陽能光催化產(chǎn)氫是開發(fā)綠色可再生能源的重要途徑,硅（Si）是地球上僅次于氧元素含量第二豐富的元素,是光催化劑理想的候選材料。而體相硅受其能帶和表面結(jié)構(gòu)的限制,將會影響其光催化活性。多孔硅（PSi）具有可調(diào)帶隙和高比表面積,從而可以促進其光催化產(chǎn)氫。盡管多孔硅在光電催化中有著廣泛的應(yīng)用,但在光催化產(chǎn)氫方面的應(yīng)用尚未得到充分的研究。因此,本學(xué)位論文旨在對PSi的光解水產(chǎn)氫性能進行研究,并采用復(fù)合技術(shù)提高PSi的光解水產(chǎn)氫性能并研究其增強機理。具體研究內(nèi)容如下:1.以介孔二氧化硅MCM-41為先驅(qū)體采用低溫鎂熱還原法制備多孔硅。詳細分析了PSi的物相結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、形貌、比表面積和光學(xué)性質(zhì),并對多孔硅的光解水產(chǎn)氫性能和穩(wěn)定性進行了研究。得到的PSi材料比體相硅具有更寬的帶隙和更大的比表面積使PSi的產(chǎn)氫速率大大提高。PSi在可見光照射下,光解水產(chǎn)氫速率為604.7μmol h^-1 g^-1。2.氬氣的條件下,在g-C₃N₄納米片上負載P... 

【文章來源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光解水產(chǎn)氫過程圖示

圖 1-2（a）單電解槽法裝置圖；（b）雙電解槽法裝置圖Fig.1-2 (a) Diagram of single cell method; (b) Diagram of double cell method光化學(xué)腐蝕法也是制備多孔硅的一種簡單方法，它是 Lim P 等提出的[32]。該方法要特點是，在單晶硅片和 HF 溶液反應(yīng)的過程中，通過外部施加一定頻率的光照，可以在單晶硅片內(nèi)部產(chǎn)生光生電荷，光生電子的存在加速了單晶硅片和 HF 溶液的�；瘜W(xué)腐蝕法是在不同的溫度下將單晶硅片與 HF 酸腐蝕液發(fā)生反應(yīng)，同時可以加些金屬離子來輔助刻蝕制備多孔硅，如 AgNO3。這種方法相比于電化學(xué)腐蝕法和光腐蝕法，設(shè)備簡單有利操作。但是這種方法中最大的缺點是多孔硅孔徑非常不均勻且重復(fù)性較差，產(chǎn)率也很低，會造成資源浪費。水熱腐蝕法是將單晶硅片放在高壓水熱釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯里，里面盛有 HF 酸蝕液，溫度為 100-250 ℃，反應(yīng)時間一般為 1-3 h，然后自然冷卻至室溫。在反應(yīng)中，可以控制一些相關(guān)反應(yīng)條件，例如采用不同成分和不同濃度的腐蝕液，便可以出具有不同發(fā)射光的多孔硅。水熱腐蝕法制備的多孔硅相比于化學(xué)腐蝕法可重復(fù)性3]。然而這種方法合成多孔硅的缺點是具有發(fā)光強度衰減和發(fā)光藍移等現(xiàn)象。

圖 1-3 廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料能帶圖[46]Fig. 1.3 Energy bands of widely used semiconductors materials體相硅用于光催化產(chǎn)氫時受其能帶和表面結(jié)構(gòu)的限制，多孔硅比體相硅具有更大表面積，有利于多孔硅表面形成足夠的活性中心[47-49]。此外，多孔硅具有可調(diào)帶隙反射表面[50, 51]。多孔硅的特殊物理化學(xué)性質(zhì)在許多領(lǐng)域得到了研究，如光電子學(xué)[陽能電池[53]、鋰電[54]、化學(xué)和生物傳感和生物醫(yī)學(xué)的排列[55]等。近年來，多孔硅應(yīng)用在光催化方面。早期的研究主要集中在光電化學(xué)（PEC），是由于硅的導(dǎo)帶邊

【參考文獻】：
期刊論文
[1]水熱腐蝕制備多孔硅的研究[J]. 陳乾旺,周貴恩,朱警生,李曉光,張裕恒.  自然科學(xué)進展. 1997(06)



本文編號：3590455