TiO₂作為一種半導體催化劑因其具有強的氧化性,無毒性,長期穩(wěn)定性,低成本,高催化活性等優(yōu)點被人們廣泛應用。然而,TiO₂具有較大的禁帶寬度導致其對太陽能的利用率低,同時光生電子和空穴容易復合。設計和構(gòu)筑復合光催化材料是提高光催化性能的主要途徑。二維層狀材料BCN是一種介于石墨烯和六方氮化硼材料之間的一種新型半導體,且具有較寬的可見光響應范圍、可調(diào)控的能帶結(jié)構(gòu)、化學穩(wěn)定性好、不含金屬等優(yōu)點,成為可見光催化領域中的新型材料。當碳含量30%時,BCN帶隙寬度在2.7eV左右,導帶電勢(-1.3 eV)負于H⁺/H₂電對的標準電極電勢,而價帶電勢(+1.4 eV)負于·OH/OH^-的氧化電勢,使得BCN價帶上的空穴不能將羥基氧化為羥基自由基,大大降低了可見光催化氧化能力。TiO₂則是一種具有強氧化能力的半導體,兩者能帶結(jié)構(gòu)匹配,復合形成BCN-TiO₂半導體異質(zhì)結(jié)可以明顯提高光生載流子分離效率。本文以納米管鈦酸為前驅(qū)體構(gòu)筑BCN-TiO

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 TiO₂光催化
        1.2.1 TiO₂的基本性質(zhì)與結(jié)構(gòu)
        1.2.2 TiO₂光催化原理
        1.2.3 含有表面氧空位的TiO₂研究
    1.3 半導體復合
        1.3.1 典型Ⅱ異質(zhì)結(jié)
        1.3.2 Z-型異質(zhì)結(jié)
    1.4 二維層狀材料BCN的研究進展
        1.4.1 二維層狀材料BCN的結(jié)構(gòu)
        1.4.2 二維層狀材料BCN的制備及光催化性能研究
    1.5 本課題的提出依據(jù)及主要的研究內(nèi)容
第二章 BCN/TiO₂復合半導體的制備及其可見光催化產(chǎn)氫性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 催化劑的制備
        2.2.2 樣品的表征
        2.2.3 催化劑的光電化學性能
        2.2.4 催化劑的羥基熒光測試
        2.2.5 樣品的可見光光解水產(chǎn)氫活性評價
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 催化劑的XRD分析
        2.3.2 催化劑的TEM分析
        2.3.3 催化劑的FTIR分析
        2.3.4 催化劑的XPS分析
        2.3.5 催化劑的BET分析
        2.3.6 催化劑的光學性能UV-vis分析
        2.3.7 催化劑的自旋電子共振ESR分析
        2.3.8 催化劑的i-t和EIS分析
        2.3.9 催化劑的可見光產(chǎn)氫活性分析
        2.3.10 自由基檢測及機理分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 BCN-TiO₂-x復合半導體的制備及其可見光催化產(chǎn)氫性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 催化劑的制備
        3.2.2 催化劑的表征
        3.2.3 催化劑光電性能測試
        3.2.4 催化劑羥基含量測試
        3.2.5 催化劑可見光產(chǎn)氫活性測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 樣品的XRD分析
        3.3.2 樣品的TEM分析
        3.3.3 樣品的ESR分析
        3.3.4 樣品的XPS分析
        3.3.5 樣品的光譜吸收(DRS)分析
        3.3.6 樣品的光電流i-t曲線分析
        3.3.7 樣品的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熒光分析
        3.3.8 樣品的可見光產(chǎn)氫活性分析
        3.3.9 自由基檢測及機理分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 BCN-TiO₂(A+R)復合半導體光催化產(chǎn)氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 催化劑的制備
        4.2.2 催化劑的表征
        4.2.3 樣品的光電化學性能
        4.2.4 樣品的熒光羥基自由基測試
        4.2.5 樣品的可見光光解水產(chǎn)氫評價
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 樣品的XRD分析
        4.3.2 樣品的TEM分析
        4.3.3 樣品的UV-vis分析
        4.3.4 樣品的i-t曲線分析
        4.3.5 樣品的穩(wěn)態(tài)熒光分析
        4.3.6 催化劑的可見光催化產(chǎn)氫活性評價
        4.3.7 樣品的光催化產(chǎn)氫機理分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3897050