能源與環(huán)境問題已成為21世紀(jì)人類面臨的重大問題。氫能是新型清潔能源,本課題制備不同結(jié)構(gòu)的WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑,實(shí)現(xiàn)光電催化析氫分解水的目的。兩種催化劑復(fù)合后,在界面處形成異質(zhì)結(jié)構(gòu),能夠提高其光電催化析氫性能。本課題采用兩種方法制備不同形貌的復(fù)合催化劑：電沉積法、煅燒法。通過分析不同條件下制備催化劑的結(jié)構(gòu)與性能,得到最佳制備條件。采用電沉積方法制備出WS₂/C₃N₄雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合催化劑,片層WS₂與C₃N₄之間形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)促進(jìn)了C₃N₄光生電子空穴對(duì)的分離。通過控制電沉積WS₂的條件：沉積時(shí)間、前驅(qū)體濃度、電解質(zhì)溶液pH,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合催化劑性能的調(diào)控。測(cè)試得出最優(yōu)沉積條件電解液溫度70℃、前驅(qū)體濃度2mmol/1、沉積時(shí)間120s、pH=8.5。該條件下制備的WS₂/C₃N

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光電化學(xué)制氫原理
        1.2.2 光電化學(xué)分解水制氫氣途徑
        1.2.3 C₃N₄光催化劑的研究進(jìn)展
        1.2.4 WS₂電催化劑的研究進(jìn)展
    1.3 本論文的研究目的及意義
    1.4 本論文的研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器設(shè)備
    2.2 復(fù)合催化劑形貌及結(jié)構(gòu)表征方法
        2.2.1 衍射X射線頻譜儀(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 X射線光電子能譜儀(XPS)
        2.2.5 紫外-可見分光光度計(jì)(UV-vis)
        2.2.6 熒光分光光度計(jì)(PL)
    2.3 復(fù)合催化劑光電催化性能測(cè)試方法
        2.3.1 工作電極的制備
        2.3.2 光電流響應(yīng)測(cè)試
        2.3.3 析氫極化曲線測(cè)試
第三章 雙層結(jié)構(gòu)WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑的制備及其光電催化析氫性能研究
    3.1 引言
    3.2 WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑的制備
        3.2.1 片層狀WS₂的制備
        3.2.2 多孔類石墨烯型C₃N₄的制備
        3.2.3 雙層WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑的制備
    3.3 WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑的結(jié)構(gòu)及形貌表征
        3.3.1 晶型及微觀結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 表面成分及元素化合態(tài)分析
        3.3.3 表面形貌的表征及影響因素
    3.4 WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑的光學(xué)性能研究
        3.4.1 紫外可見光吸收性能的影響因素分析
        3.4.2 PL熒光強(qiáng)度的影響因素
    3.5 WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑的光電催化析氫性能研究
        3.5.1 前驅(qū)體濃度對(duì)復(fù)合催化劑光電催化性能的影響
        3.5.2 沉積時(shí)間對(duì)復(fù)合催化劑光電催化性能的影響
        3.5.3 電解液pH對(duì)復(fù)合催化劑光電催化性能的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 一步法制備負(fù)載型WS₂/C₃N₄復(fù)合催化劑及其光電催化析氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 WS₂/C₃N₄粉末的制備
    4.3 WS₂/C₃N₄粉末復(fù)合催化劑的結(jié)構(gòu)及形貌表征
        4.3.1 XRD表征及分析
        4.3.2 孔結(jié)構(gòu)表征及分析
        4.3.3 表面元素化合態(tài)分析
        4.3.4 催化劑表面形貌表征
    4.4 WS₂/C₃N₄粉末復(fù)合催化劑的光學(xué)性能研究
        4.4.1 紫外可見光吸收性能的影響因素分析
        4.4.2 電子分離效率的影響因素
    4.5 WS₂/C₃N₄粉末復(fù)合催化劑的光電催化析氫性能研究
        4.5.1 煅燒溫度對(duì)復(fù)合催化劑光電催化性能的影響
        4.5.2 WS₂含量對(duì)復(fù)合催化劑光電催化性能的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 WS₂/C₃N₄/GO三元復(fù)合催化劑的制備及其光電催化析氫性能研究
    5.1 引言
    5.2 WS₂/C₃N₄/GO粉末復(fù)合催化劑的制備
    5.3 WS₂/C₃N₄/GO粉末復(fù)合催化劑的結(jié)構(gòu)及形貌表征
        5.3.1 XRD表征及分析
        5.3.2 TEM表征
    5.4 WS₂/C₃N₄/GO粉末復(fù)合催化劑的光學(xué)性能研究
        5.4.1 Uv-vis紫外可見光吸收性能測(cè)試及分析
        5.4.2 PL熒光光譜測(cè)試及分析
    5.5 WS₂/C₃N₄/GO粉末復(fù)合催化劑的光電催化析氫性能研究
        5.5.1 復(fù)合催化劑光電催化性能的比較
        5.5.2 煅燒溫度對(duì)復(fù)合催化劑光電催化性能的影響
    5.6 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
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)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書



本文編號(hào)：4039721