太陽能光催化解水析氫是解決全球日益嚴重的能源與環(huán)境危機的有效途徑。Ta₃N₅禁帶寬度為2.1 eV,可見光響應(yīng)好,價帶導帶位置適合光催化全解水,理論上太陽能轉(zhuǎn)氫效率可達15.9%。然而,其光生載流子易復合量子化效率低、易自腐蝕穩(wěn)定性差,導致其光催化和光電催化析氫效率遠低于5%。本文針對Ta₃N₅自身缺陷,采用Ru/Co助催化劑協(xié)同靶向修飾在Ta₃N₅的HER和OER活性位點上,構(gòu)建多重表界面異質(zhì)結(jié)構(gòu),協(xié)同促進光吸收、加速光生載流子的表界面分離與遷移、加速表面反應(yīng),進而提高其光催化產(chǎn)氫活性。以Ta₃N₅@Ta₂O₅為前驅(qū)體,探索Ru³⁺原位摻雜、浸漬吸附、光沉積修飾Ta₃N₅@Ta₂O₅的制備工藝;Ru³⁺-Co²⁺/C...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光催化解水析氫原理
    1.3 鉭基氮(氧)化物納米光催化劑的研究
        1.3.1 常見鉭基氮(氧)化物介紹
        1.3.2 鉭基氮(氧)化物優(yōu)缺點
    1.4 鉭基氮(氧)化物的改性研究現(xiàn)狀
        1.4.1 調(diào)控材料的形貌和尺寸
        1.4.2 半導體材料的耦合
        1.4.3 表面修飾
        1.4.4 離子摻雜
    1.5 鉭基氮(氧)化物的制備研究現(xiàn)狀
        1.5.1 高溫氨解法
        1.5.2 熔鹽法
        1.5.3 原子層沉積法
        1.5.4 濺射法
        1.5.5 尿素溶液法
    1.6 鉭基氮(氧)化物光催化應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.6.1 可見光解水析氫析氧
        1.6.2 可見光催化還原CO2

        1.6.3 可見光催化降解污染物
        1.6.4 消菌殺毒
    1.7 本文的立題依據(jù)和研究內(nèi)容
        1.7.1 立題依據(jù)
        1.7.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗材料及研究方法
    2.1 實驗試劑
    2.2 實驗儀器和設(shè)備
    2.3 實驗方法
        2.3.1 Ta₂O₅光催化劑的形貌可控制備
        2.3.2 Ta₃N₅@Ta₂O₅納米光催化劑的制備
        2.3.3 Ru³⁺改性Ta₃N₅@Ta₂O₅納米光催化劑的制備
        2.3.4 RuO₂和Co_xN_y協(xié)同修飾Ta₂N/Ta₃N₅光催化劑的制備
        2.3.5 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺協(xié)同修飾Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化劑的制備
    2.4 光催化劑的表征
        2.4.1 XRD分析
        2.4.2 SEM分析
        2.4.3 TEM分析
        2.4.4 XPS分析
        2.4.5 BET分析
        2.4.6 FT-IR分析
        2.4.7 UV-vis吸收光譜分析
        2.4.8 光電化學性能測試
        2.4.9 光催化解水析氫活性測試
第3章 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺協(xié)同修飾Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化劑制備工藝對比
    3.1 引言
    3.2 Ru³⁺改性Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化劑的制備工藝對比
        3.2.1 探索Ru³⁺原位摻雜Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化劑的制備工藝
        3.2.2 探索Ru³⁺浸漬吸附Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化劑的制備工藝
        3.2.3 光沉積法Ru³⁺修飾Ta₃N₅@Ta₂O₅納米光催化劑的制備工藝
    3.3 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺協(xié)同修飾Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化劑制備工藝對比
        3.3.1 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺共修飾Ta₃N₅@Ta₂O₅制備工藝對比研究
        3.3.2 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺協(xié)同修飾立方體Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化劑制備工藝
    3.4 小結(jié)
第4章 水合RuO₂和Co_xN_y協(xié)同修飾Ta₂N/Ta₃N₅光催化劑的制備表征及可見光水解析氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 水合RuO₂和Co_xN_y協(xié)同修飾Ta₂N/Ta₃N₅納米光催化劑的制備工藝
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 TEM分析
        4.3.3 SEM分析
        4.3.4 BET分析
        4.3.5 XPS分析
        4.3.6 FT-IR分析
        4.3.7 UV-Vis吸收光譜分析
        4.3.8 光電化學性能測試
        4.3.9 RuO₂和Co_xN_y協(xié)同修飾Ta₂N/Ta₃N₅光催化劑可見光解水析氫性能
    4.4 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝



本文編號：3861057

suoshi