地球上的化石能源消耗巨大,儲量日益減少,并且化石燃料的使用會造成環(huán)境污染,因此可再生能源的開發(fā)利用勢在必行。光催化水分解制氫技術(shù)能夠有效地利用太陽能,產(chǎn)生清潔無污染的氫氣,是一種解決能源短缺和環(huán)境問題的理想手段。氮化碳材料是一種成本低廉的非金屬催化劑,具有合適的帶隙寬度以及穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)等特點,近年來受到廣泛的研究。但是未經(jīng)改性的氮化碳具有比表面積較小、載流子的再復(fù)合速率較高并且對可見光的利用能力較差的缺點,極大的制約了它在光催化產(chǎn)氫領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。太陽光中的可見光部分占比近50%,因此,催化劑對可見光的利用能力尤為重要。本課題針對氮化碳材料可見光利用能力較差和載流子再復(fù)合速率較高的缺點,通過分子摻雜和分子吸附兩種手段對其進行改性,調(diào)控能帶結(jié)構(gòu),增強可見光利用能力,提高可見光催化制氫性能,主要的研究內(nèi)容如下:(1)以1,3,5-苯三甲酸和三聚氰胺為原料,通過共聚作用將苯環(huán)結(jié)構(gòu)嵌入氮化碳材料的骨架當(dāng)中,利用FT-IR、NMR、XPS等表征手段證明苯環(huán)在氮化碳中的成功嵌入,利用UV-vis、PL等光譜數(shù)據(jù)證明嵌入苯環(huán)的氮化碳材料的可見光吸收能力提高、載流子再復(fù)合得到抑制,能帶結(jié)構(gòu)得到...

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１＿１光催化水分解機理圖［１３］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ＂３］??

?北京化工大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文???的ＣＢ與ＶＢ之間的能級空間稱之為帶隙（Ｅｇ）間。光催化劑受到適當(dāng)?shù)墓庾蛹ぐl(fā)產(chǎn)??生ｅ７ｈ＋對，從ＶＢ躍遷至ＣＢ，在ＶＢ上留下ｈ＋。具有氧化能力的ｈ＋和具有還原能力??的ｅ－能夠分別發(fā)生氧化反應(yīng)（第五步）和還原反應(yīng)（第六步）［１３］。??Ｍ＾Ｏ?....

圖１－２光催化水分解及催化劑的能帶結(jié)構(gòu)［？５］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ａｎｄ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１１５１??

第一章緒論??化劑為例，Ｔｉ０２較寬的帶隙（３．２?ｅＶ）使得它對可見光的利用率極低，因此需要對其??進行改性以減小其帶隙。ｇ－Ｃ３Ｎ４則具有較為合適的帶隙（２．７?ｅＶ），對可見光有較好的??響應(yīng)。第二，催化劑的能帶結(jié)構(gòu)要滿足水分解的熱力學(xué)條件，即ＣＢ底的位置要比Ｈ＋／Ｈ２??....

圖１－３不同溶劑中制備的ＣｄＳ的（ａ）和（ｂ）?ＳＥＭ，?（ｃ）可見光下的Ｈ２產(chǎn)量，（ｄ）光催化制氫??速率和比表面積丨１８］??Ｆｉｇ．?１－３?（ａ）?ａｎｄ?（ｂ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ａｎｄ?（ｃ）?ｖｉｓｉｂｌｅ?ｌｉｇｈｔ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?Ｈ２?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｖｅｒ?ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ＣｄＳ??

－３ｃ和ｄ??所示，兩者的光催化制氫性能和比表面積相比于普通ＣｄＳ均有大幅提升，其中，以乙??二胺作為溶劑的ＣｄＳ納米顆粒提升的幅度更為顯著，這是由于乙二胺在反應(yīng)過程中可??以作為模板，更利于ＣｄＳ形成蓬松多孔的結(jié)構(gòu)，從而使其比表面積顯著提高，暴露出??更多的催化反應(yīng)位點。另外，....

圖１－４?（ａ）?ＢＰ的結(jié)構(gòu)圖，（ｂ）?（ｌ）?ＢＰ，（２）沉積Ｉ?ｗｔ．％Ｐｔ的ＢＰ和（３）沉積Ｉ?ｗｔ．％Ｐｔ的球磨??法制備的ＢＰ的光催化制氫速率，（ｃ）?ｇ－Ｃ３Ｎ４／黑磷的光催化制氫反應(yīng)機理圖丨２７，２８】??Ｆｉｇ．?１－４?（ａ）?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＢＰ，?（ｂ）?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｒａｔｅｓ?ｏｖｅｒ?（１）?ｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ?ＢＰ，?（２）?１?ｗｔ．％??

，科研工作者們把目光轉(zhuǎn)向了非金屬半導(dǎo)體催化劑。??最具代表性的ｇ－Ｃ３Ｎ４于丨８３４年被首次合成［２１】。其低廉的價格、合適的帶隙以及穩(wěn)定??的物理化學(xué)性質(zhì)和簡便的合成方法使其受到了廣泛的研宄。單氰胺ＩＭ、尿素１２３］以及硫??脲［２４］等含氮量較高的有機物，直接進行熱縮聚都能夠....

本文編號：3899186