利用半導(dǎo)體光催化材料將可持續(xù)的太陽能轉(zhuǎn)化為氫能,為化石燃料的消耗提供了另一種途徑。然而,如何利用光催化分解水來實現(xiàn)制氫仍然是一個挑戰(zhàn)。目前為止報道了很多具備分解水制氫的能力的半導(dǎo)體材料,但是它們大多數(shù)都存在固有的缺陷比如:二次污染,比表面積低、電荷遷移能力差、光生電子空穴對復(fù)合率高等,從而導(dǎo)致半導(dǎo)體材料制氫效率低。因此設(shè)計出新型高效的光催化產(chǎn)氫復(fù)合材料是非常具有挑戰(zhàn)性的。研究表明在尺寸明確、能級帶隙匹配的納米材料間進行完美的界面復(fù)合(異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑)是實現(xiàn)高效太陽能-氫能轉(zhuǎn)換的最佳途徑。氮化碳(g-C₃N₄)具有可見光吸收,禁帶寬度適中,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點,但是其可見光利用率低,電荷傳輸能力差,限制了g-C₃N₄的光催化制氫能力。本文主要是首先制備出形貌良好的二維材料Ti₃C₂并通過不同方式與質(zhì)子化后的g-C₃N₄復(fù)合,形成具有良好界面接觸的Ti₃C₂/質(zhì)子化g-C_3...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 半導(dǎo)體催化劑光催化反應(yīng)機理及其影響因素
    1.3 提高光催化活性措施
        1.3.1 離子摻雜
        1.3.2 貴金屬沉積
        1.3.3 光催化材料納米化
        1.3.4 半導(dǎo)體復(fù)合
        1.3.5 染料光敏化
        1.3.6 光催化劑質(zhì)子化
        1.3.7 負載非貴金屬助催化劑
    1.4 光催化制氫研究
    1.5 光解水制氫材料
        1.5.1 石墨相氮化碳(g-C3N4)
        1.5.2 問題及解決措施
    1.6 論文研究內(nèi)容及意義
        1.6.1 研究內(nèi)容
        1.6.2 研究意義
第二章 實驗藥品及測試表征
    2.1 藥品及設(shè)備
        2.1.1 藥品及廠家
        2.1.2 實驗設(shè)備型號
    2.2 樣品測試表征
    2.3 光電性能測試
    2.4 光催化性能測試
第三章 二維碳化鈦納米材料的制備
    3.1 引言
    3.2 二維碳化鈦(Ti₃C₂)的制備
        3.2.1 前驅(qū)體鈦鋁碳(Ti3AlC2)的合成
        3.2.2 Ti3AlC2材料的刻蝕
        3.2.3 二維Ti₃C₂納米片的插層剝離
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Ti₃C₂的微觀結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 Ti₃C₂的化學(xué)價態(tài)分析
    3.4 總結(jié)
第四章 質(zhì)子化氮化碳/碳化鈦肖特基光催化材料的設(shè)計合成和制氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 質(zhì)子化氮化碳/碳化鈦(PCN/Ti₃C₂)復(fù)合材料的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 材料表面電荷
        4.3.2 材料微觀形貌
        4.3.3 材料結(jié)構(gòu)表征
        4.3.4 光催化分解水制氫評估
        4.3.5 紫外漫反射及光電性能
        4.3.6 光催化分解水制氫機理
    4.4 總結(jié)
第五章 原位構(gòu)筑質(zhì)子化氮化碳/碳化鈦復(fù)合光催化材料及制氫性能研究
    5.1 引言
    5.2 質(zhì)子化氮化碳/碳化鈦(g-C3N4/Ti₃C₂)復(fù)合光催化材料的原位構(gòu)筑
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 微觀形貌及尺寸
        5.3.2 晶體結(jié)構(gòu)及價態(tài)分析
        5.3.3 光解水制氫性能
        5.3.4 光電性能
        5.3.5 光催化性能機理
    5.4 總結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻
致謝
碩士期間的科研成果



本文編號：3838806