日益嚴重的能源和環(huán)境污染問題使開發(fā)可再生的清潔能源迫在眉睫。太陽能和氫能是兩種廣受關注的新能源,通過光催化技術將太陽能轉化為氫能受到了研究者的高度關注。其中,高效、穩(wěn)定的催化劑的設計和組裝是研究的重點。由于過渡金屬氧化物的價態(tài)可調、結構豐富及價格低廉等優(yōu)異特性,被認為是具有實際應用價值的半導體光催化劑。本論文基于具有一定光催化活性的氧化亞銅和氧化鋅,以卟啉和金屬有機框架（MOFs）作為光吸收天線,通過非共價相互作用構建了一系列金屬氧化物/卟啉和金屬氧化物/MOFs納米組裝體,并進一步研究了組裝體的組裝機制、光催化析氫活性及光生電子轉移機理,其主要研究內容如下:以立方相氧化亞銅為電子受體和活性中心,5,10,15,20-四（4-磺�；交┻策═SPP）為光捕獲天線和電子供體,構建了TSPP/Cu2O異質結構納米光催化劑。通過紫外可見光譜、紅外光譜、理論計算等手段詳細研究了其組裝機理。結果表明,TSPP通過雙重相互作用錨定在立方相Cu2O上,這不但能提高TSPP與Cu2O之間的相互作用,也能有效抑制Cu2O的氧化和TSPP分子之間的聚集。此外,進一步對比研究了多種相關材料的光催化析氫性... 

【文章來源】：上海應用技術大學上海市

【文章頁數】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導體光催化析氫機理示意圖[17]

饕?逑衷詮獯呋?戀哪艽?位置、晶體結構、形貌尺寸等幾個方面。因此，相關文獻報導的針對光催化劑的改性也主要圍繞這幾個影響因素展開。1.2.3.1能帶結構調控光催化劑參與催化反應最重要的一步就是吸收太陽光并被激發(fā)，但是只有當半導體光催化劑被合適能量的光源(hν≥Eg)照射時，半導體才能被激發(fā)從而產生光生電子。如果半導體的帶隙較寬，就會使得吸收的光集中在紫外光區(qū)域，導致對光的利用率過低。半導體的能帶位置直接決定了其發(fā)生氧化還原反應的能力，因此目前眾多研究者希望通過改變其能帶結構來提高對可見光的響應(圖1.2)。圖1.2三種優(yōu)化光催化劑能帶結構以提高其光響應的示意圖[36]。Fig.1.2Schematicdiagramofthreeoptimizedphotocatalystbandstructurestoimprovetheirlightresponse[36].

ZIFs克服了一般MOFs材料水熱穩(wěn)定性差的問題，這為其廣闊的應用前景提供了獨特的可能性。2006年，Yaghi課題組[66]首次合成了幾種不同結構的ZIFs，其孔徑范圍為0.7-13.1，是用于氣體存儲和分離的理想材料。自此，大量的ZIFs拓撲結構被爭先報道，而ZIF-8是其中被研究最廣泛的ZIFs物種之一。ZIFs的框架中含有規(guī)則的孔和通道，能允許客體分子進入并可以在分子水平識別物種[67]。除此之外，ZIFs的骨架在改性方面也具有極大的靈活性，有時甚至允許合理設計其表面性質。因此，ZIFs在實際應用中要比其他類型的MOFs更有優(yōu)勢。圖1.4MOFs與不同功能材料復合的示意圖[70]。Fig.1.4SchematicdiagramofcompositeMOFswithdifferentfunctionalmaterials[70].與MOFs材料一樣，ZIFs也可視為半導體材料，其導帶由金屬中心外層空軌道組成，而價帶則由與之橋聯的有機分子的外層軌道組成[68]。與傳統催化劑相比，ZIFs具有較高的孔隙率和比表面積，這在催化過程中能促進對入射光的吸收，同時可以提供更多的反應活性位點。不過，具有光催化活性的MOFs帶隙通常較寬，且在水溶液中的穩(wěn)定性較差，限制了其作為光催化劑的應用[69]。此時，若將MOFs與其它活性材料(如氧化物、金屬顆粒、聚合物等，如圖1.4所示)進行復合，MOFs材料結構可控的優(yōu)勢就得到發(fā)揮，

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3604054