半導(dǎo)體光催化技術(shù)被認(rèn)為是緩解能源短缺和解決環(huán)境污染的一種可持續(xù)、可再生的新途徑。開發(fā)高效的光催化劑,尤其是非金屬光催化劑,是攻克光催化技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。近年來(lái),二維材料發(fā)展迅速尤其是2014年黑磷被成功剝離為單層或少層的黑磷烯。這種二維層狀非金屬材料因其具有可調(diào)的帶隙、超高電子遷移率、較強(qiáng)的光學(xué)吸收、較大的比表面積和各向異性等獨(dú)特的性質(zhì)被廣泛用于光催化等領(lǐng)域。遺憾的是,黑磷晶體制備成本高和制備條件苛刻等因素限制了黑磷的大規(guī)模應(yīng)用。另一方面,單層或少層黑磷烯由于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定和光生載流子復(fù)合快等因素都限制了其在光催化領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文針對(duì)上述問題,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)目前的黑磷制備和銷售價(jià)格極高,給黑磷的應(yīng)用帶來(lái)極大的障礙。本文通過以價(jià)格低廉的分析純的紅磷和高純紅磷為前驅(qū)體,通過化學(xué)氣相傳輸法制備出高產(chǎn)率的黑磷。通過對(duì)比不同的磷源和制備條件探索出最佳的制備條件。此外,通過XRD,ICP-OES等表征手段分析不同磷源所得黑磷的質(zhì)量。結(jié)果表明:以分析純紅磷為前驅(qū)體所制備的黑磷晶體結(jié)晶度可達(dá)98.81%,純度為99%。進(jìn)一步采用VESTA軟件模擬分析可得,黑磷的晶體為正交晶型,和Rama...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 二維納米材料的研究背景
    1.2 黑磷的結(jié)構(gòu)和基本的理化性質(zhì)
        1.2.1 黑磷的晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.2 黑磷的化學(xué)穩(wěn)定性及鈍化技術(shù)
        1.2.3 黑磷的物理性質(zhì)與各向異性
    1.3 塊狀黑磷晶體的制備
    1.4 二維黑磷的制備
        1.4.1 自上而下的方法
        1.4.2 自下而上的方法
    1.5 黑磷烯在光催化分解水中的應(yīng)用
        1.5.1 光催化技術(shù)的應(yīng)用背景
        1.5.2 光催化分解水的基本原理
        1.5.3 光催化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
        1.5.4 光催化材料面臨的挑戰(zhàn)及二維材料在光催化中的優(yōu)勢(shì)
        1.5.5 黑磷烯在光催化分解水中的研究進(jìn)展
    1.6 本文的選題意義及主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 基本的物理表征
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 拉曼光譜分析
        2.3.3 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.3.4 場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡
        2.3.5 X射線光電子能譜分析
        2.3.6 紫外可見漫反射光譜分析
    2.4 光催化分解水產(chǎn)氫性能測(cè)試平臺(tái)
第三章 黑磷晶體的低成本制備及其生長(zhǎng)機(jī)理探究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 SnI₄的制備
        3.2.2 分析純紅磷的處理
        3.2.3 黑磷晶體的制備(不同紅磷前驅(qū)體)
    3.3 結(jié)果分析與機(jī)理探討
        3.3.1 反應(yīng)條件對(duì)黑磷晶體產(chǎn)率的影響
        3.3.2 黑磷晶體的結(jié)構(gòu)表征分析
    3.4 黑磷晶體生長(zhǎng)機(jī)理的簡(jiǎn)單探究
    3.5 本章小結(jié)
第四章 黑磷烯/黑二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備及其光催化產(chǎn)氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 黑磷烯分散液的制備
        4.2.2 片狀二氧化鈦的制備
        4.2.3 不同形貌黑二氧化鈦的制備
        4.2.4 黑磷/二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 制備的樣品的表征
        4.3.2 光催化產(chǎn)氫活性測(cè)試
    4.4 BP/BN-TiO₂ 復(fù)合物光催化機(jī)理探究
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3930494