近些年來,利用太陽能分解水制備清潔能源氫氣的光催化技術(shù)異軍突起,被認(rèn)為是緩解目前能源危機(jī),以及滿足世界對能源日益增長需求的一種極具前景的技術(shù)手段。對光催化技術(shù)而言,半導(dǎo)體光催化劑的選擇與開發(fā)至關(guān)重要。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)光催化劑,由于其具有可見光活性、較低的原料成本、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)而引起了人們的廣泛關(guān)注。然而,該材料對可見光的利用率較低,載流子復(fù)合效率較高,這兩點(diǎn)仍是限制其性能提高的關(guān)鍵因素。因此,本論文中通過幾種不同的改性手段,得到了具有高效光催化產(chǎn)氫性能的g-C₃N₄基光催化材料,深入系統(tǒng)的探究了材料的微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)、能帶位置等對光催化產(chǎn)氫性能的影響。通過簡單的熱縮聚法,以β-環(huán)糊精和三聚氰胺為前驅(qū)體,制備一種新型的非金屬碳插層修飾的g-C₃N₄光催化劑。首先,一系列的表征證明這種非金屬插層是由含氧石墨化碳組成。探究這種碳插層的引入對g-C₃N₄形貌、結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。與純g...

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景、目的及意義
    1.2 半導(dǎo)體光催化簡介
        1.2.1 半導(dǎo)體光催化原理
        1.2.2 半導(dǎo)體光催化應(yīng)用
    1.3 光催化劑的分類及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金屬氧化物光催化劑
        1.3.2 金屬硫化物光催化劑
        1.3.3 氮化物及氮氧化物光催化劑
    1.4 類石墨相氮化碳光催化劑
        1.4.1 納米結(jié)構(gòu)調(diào)控
        1.4.2 能帶調(diào)控
        1.4.3 分子尺度調(diào)控
        1.4.4 半導(dǎo)體復(fù)合
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料及方法
    2.1 主要原料及試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 實(shí)驗(yàn)表征方法
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.5 紫外-可見漫反射光譜(UV-vis DRS)
        2.3.6 比表面積(BET)
        2.3.7 熒光光譜(PL)
        2.3.8 紅外光譜(FT-IR)
        2.3.9 原子力顯微鏡(AFM)
        2.3.10 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)
    2.4 光電化學(xué)測試
    2.5 光催化性能測試方法
第3章 碳插層修飾的g-C₃N₄及2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 光催化劑的構(gòu)筑及性能研究
    3.1 引言
    3.2 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌
        3.2.1 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑的制備
        3.2.2 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑組成和形貌表征
        3.2.3 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑表面態(tài)分析
    3.3 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑的光催化活性
        3.3.1 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑的光吸收與能帶分析
        3.3.2 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑產(chǎn)氫性能分析
        3.3.3 碳插層修飾的g-C₃N₄ 光催化劑載流子分離行為研究
    3.4 2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌
        3.4.1 2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 光催化劑的制備
        3.4.2 2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌
    3.5 2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 光催化活性
        3.5.1 2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 光催化劑的光吸收性質(zhì)
        3.5.2 2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 的光催化產(chǎn)氫性能分析
        3.5.3 2D/2D CPFA/g-C₃N₄ 光催化劑的載流子傳輸行為分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 超薄g-C₃N₄ 和高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的構(gòu)筑及性能研究
    4.1 引言
    4.2 超薄g-C₃N₄ 納米片的結(jié)構(gòu)和形貌
        4.2.1 超薄g-C₃N₄ 納米片的制備
        4.2.2 超薄g-C₃N₄ 納米片的形貌
        4.2.3 超薄g-C₃N₄ 納米片的組成和結(jié)構(gòu)
        4.2.4 超薄g-C₃N₄ 納米片的表面態(tài)分析
    4.3 超薄g-C₃N₄ 納米片的光催化性能測試
        4.3.1 超薄g-C₃N₄ 納米片的光吸收及能帶結(jié)構(gòu)
        4.3.2 超薄g-C₃N₄ 納米片的光催化產(chǎn)氫性能
        4.3.3 超薄g-C₃N₄ 納米片的光生載流子行為探究
    4.4 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的結(jié)構(gòu)和形貌
        4.4.1 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的制備
        4.4.2 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的結(jié)構(gòu)和形貌
        4.4.3 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的形成機(jī)理
        4.4.4 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的表面態(tài)分析
    4.5 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的光催化性能分析
        4.5.1 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的光吸收性質(zhì)
        4.5.2 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片的光催化產(chǎn)氫性能
        4.5.3 高結(jié)晶化的g-C₃N₄ 納米片活性提高的原因及機(jī)理探究
    4.6 本章小結(jié)
第5章 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片光催化劑的構(gòu)筑及性能研究
    5.1 引言
    5.2 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的結(jié)構(gòu)和形貌
        5.2.1 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的制備
        5.2.2 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的組成和結(jié)構(gòu)
        5.2.3 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的表面態(tài)分析
        5.2.4 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的形貌表征
    5.3 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的形成過程
    5.4 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的光催化性能
        5.4.1 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的光吸收和能帶結(jié)構(gòu)
        5.4.2 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的載流子分離行為研究
        5.4.3 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的光催化產(chǎn)氫性能
    5.5 巴比妥酸修飾的多孔超薄g-C₃N₄ 納米片的光催化反應(yīng)機(jī)理
    5.6 本章小結(jié)
第6章 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 光催化劑的構(gòu)筑及性能研究
    6.1 引言
    6.2 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的結(jié)構(gòu)和形貌
        6.2.1 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的制備
        6.2.2 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的組成
        6.2.3 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的表面態(tài)分析
        6.2.4 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的形貌表征
    6.3 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的載流子分離行為研究
        6.3.1 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的光吸收性能
        6.3.2 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片的光電化學(xué)測試
    6.4 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片光催化產(chǎn)氫性能
    6.5 Pt²⁺/Pt⁰雜化納米點(diǎn)修飾空位g-C₃N₄ 納米片光催化反應(yīng)機(jī)理
    6.6 光催化活性比較
    6.7 本章小結(jié)
結(jié)論
論文創(chuàng)新點(diǎn)
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝
個(gè)人簡歷



本文編號：3880761