日益枯竭的化石能源和以化石能源為基礎的工業(yè)化造成的污染，使人類對清潔可再生能源要求越來越緊迫。作為清潔能源的代表，太陽能和氫能受到廣泛的關注。太陽能取之不盡，用之不竭，而利用光催化半導體在太陽光輻照下光催化分解水制取氫氣是實現由太陽能到氫能轉化的有效途徑之一。樹葉的光合作用作為人工光合作用的藍本，在反應機理上，通過葉綠體中的自然Z型光合作用反應機制實現對太陽能的吸收和轉化。在結構上，納米層狀的類囊體堆棧、緣晶狀的表皮細胞、柵欄組織、無規(guī)則海綿組織和多孔葉脈共同構成的樹葉分級結構能高效捕獲入射光線。寬帶鳳蝶的黑色蝶翅同樣是通過蝶翅鱗片的周期性結構和色素成分的結合，實現對陽光的高效吸收利用。其反V型的脊及亞波長的納米孔陣列對光波的散射漫反射作用能降低對光的反射。啟迪于自然光合作用以及黑色蝶翅通過結構和組分的耦合作用高效利用太陽光，本文將人工Z型光合體系與生物分級結構相結合，構筑生物分級構造CdS/Au/TiO₂Z型反應光解水體系用于光催化分解水產氫。實驗分別選取了樹葉模板和黑色蝶翅模板合成生物分級結構CdS/Au/TiO₂Z型光解水體系，并比較了... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 自然光合作用和人工光合作用的 Z 型反應原理
    1.3 人工 Z 型光合作用體系
        1.3.1 含電子介體的 Z 型光解水體系
        1.3.2 無電子介體的 Z 型光解水體系
        1.3.3 影響 Z 型光催化性能的因素
    1.4 啟迪于自然的結構優(yōu)化
    1.5 選題的意義及研究內容
        1.5.1 選題意義及研究目的
        1.5.2 研究內容
    參考文獻
第二章 樹葉結構 CdS/Au/N-TiO_2制備與性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗方法
        2.2.1 原始樹葉的保存及形貌表征
        2.2.2 合成方法
        2.2.3 表征方法
    2.3 實驗結果與討論
        2.3.1 原始晚櫻樹葉的形貌
        2.3.2 N-TiO_2的形貌表征
        2.3.3 CdS/Au/N-TiO_2的形貌與物相表征
        2.3.4 CdS/Au/N-TiO_2的性能表征
    2.4 本章小結
    參考文獻
第三章 蝶翅結構 CdS/Au/TiO_2的制備與性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 實驗材料與制備
        3.2.2 表征方法
        3.2.3 FDTD 模擬計算
    3.3 主要結果與討論
        3.3.1 原始蝶翅的選取
        3.3.2 原始寬帶鳳蝶蝶翅的表征
        3.3.3 物相分析
        3.3.4 蝶翅結構 TiO_2的形貌表征
        3.3.5 FDTD 模擬計算
        3.3.6 蝶翅結構 CdS/Au/WA-TiO_2的形貌及光解水性能表征
    3.4 本章小結
    參考文獻
第四章 結論
附錄
致謝
攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3468014