全球性的能源危機(jī)和環(huán)境問題使得發(fā)展可再生能源成為世界范圍內(nèi)的共識(shí)。氫作為一種綠色低碳的能源載體,將在清潔安全的未來能源構(gòu)想中發(fā)揮關(guān)鍵作用。相比于化石能源制氫,利用太陽能直接分解水制氫是更為理想和有前景的制氫方式。作為太陽光光催化分解水制氫技術(shù)的核心,高效、穩(wěn)定和低成本光催化材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)成為研究的熱點(diǎn)。在眾多光催化材料中,具有類石墨烯二維結(jié)構(gòu)的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因其簡單的元素構(gòu)成(僅包含碳和氮元素),可調(diào)的電子能帶結(jié)構(gòu),優(yōu)異的物理和化學(xué)穩(wěn)定性和低廉的成本被廣泛關(guān)注。本論文主要基于g-C₃N₄材料,設(shè)計(jì)制備具有高活性、長效穩(wěn)定性且面向?qū)嶋H應(yīng)用的光催化劑,并將其應(yīng)用于光催化分解水制氫中。具體研究內(nèi)容如下:(1)針對傳統(tǒng)直接熱聚合法制備的g-C₃N₄普遍存在的可見光響應(yīng)能力差和載流子復(fù)合問題,設(shè)計(jì)了一種可放大合成的水合肼輔助一步熱聚合法,在g-C₃N₄結(jié)構(gòu)中引入N空位,調(diào)變其能帶結(jié)構(gòu),拓展光響應(yīng)范圍,提高載...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 光催化分解水
        1.2.1 光催化分解水原理
        1.2.2 光催化分解水制氫用催化劑
    1.3 石墨相氮化碳
        1.3.1 石墨相氮化碳發(fā)展歷程
        1.3.2 石墨相氮化碳合成及物性
    1.4 石墨相氮化碳的改性及其在光催化分解水制氫領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展
        1.4.1 納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        1.4.2 元素?fù)诫s與空位修飾
        1.4.3 石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑
        1.4.4 石墨相氮化碳在光催化分解水制氫領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展
    1.5 論文選題的目的、意義和研究內(nèi)容
第二章 氮空位修飾的石墨相氮化碳:一步可放大合成及其可見光制氫性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)的材料及儀器裝置
        2.2.2 材料制備
        2.2.3 材料表征
        2.2.4 光催化性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 氮空位修飾石墨相氮化碳的制備及放大合成
        2.3.2 形貌表征
        2.3.3 結(jié)構(gòu)表征
        2.3.4 光電性質(zhì)及電子能帶結(jié)構(gòu)表征
        2.3.5 光催化制氫性能及機(jī)理探究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 碳氧共摻雜分級多孔石墨相氮化碳納米帶的制備及其光催化制氫性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)的材料及儀器裝置
        3.2.2 材料制備
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 光催化性能測試
        3.2.5 理論計(jì)算
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 碳氧共摻雜分級多孔石墨相氮化碳納米帶的制備過程
        3.3.2 形貌表征
        3.3.3 結(jié)構(gòu)表征
        3.3.4 光電性質(zhì)及電子能帶結(jié)構(gòu)表征
        3.3.5 光催化制氫性能及機(jī)理探究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 n-型金屬氧化物半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)/磷摻雜石墨相氮化碳納米片的功能自組裝及其可見光分解水性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)的材料及儀器裝置
        4.2.2 材料制備
        4.2.3 材料表征
        4.2.4 光催化性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 NMOs/PCN的制備
        4.3.2 NMOs/PCN的形貌表征
        4.3.3 NMOs/PCN的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.4 NMOs/PCN的光學(xué)性質(zhì)
        4.3.5 NMOs-Pt/PCN的形貌表征
        4.3.6 NMOs-Pt/PCN的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.7 NMOs/PCN和NMOs-Pt/PCN的光催化制氫性能
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者與導(dǎo)師簡介
北京化工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書



本文編號：3991216