本文關(guān)鍵詞： N-O-g-CN/NiO NiO/Au多孔納米帶 等離子體共振 異質(zhì)結(jié) NiO納米帶 Au納米粒子　出處：《浙江理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著人口的增長和現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程的不斷加快,能源短缺和環(huán)境污染問題是21世紀(jì)全世界所面臨的最大挑戰(zhàn),人類迫切需要開發(fā)清潔、環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)的能源。氫氣由于其導(dǎo)熱性好、零碳排放、燃燒性能好、無污染等特點(diǎn)是公認(rèn)的清潔能源�，F(xiàn)階段氫氣的制備方法很多,其中利用太陽光分解水制氫被認(rèn)為是最環(huán)保、最經(jīng)濟(jì)、最有優(yōu)勢的制備方法之一,因?yàn)樵摲磻?yīng)只需要太陽光、水和光催化劑。氧化鎳(NiO)是一種非常重要的p型半導(dǎo)體材料,在光激發(fā)下,能快速產(chǎn)生光生電子-空穴對,且其導(dǎo)帶位置低于H~+/H_2還原電勢,可以分解水制氫氣。但由于NiO的禁帶寬度較大,只能吸收紫外光,且光生電子和空穴的再結(jié)合率很高,大大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此,對NiO進(jìn)行修飾,使其充分利用太陽能變得尤為重要。本文通過探究NiO自身性能及其與半導(dǎo)體光催化劑(g-C_3N_4)和貴金屬(Au)復(fù)合,制備了復(fù)合光催化劑,從而改善其可見光催化性能。還考察了NiO納米帶對有機(jī)染料的吸附性能。全文主要包括以下三方面的研究內(nèi)容:1.經(jīng)550°C煅燒處理硫脲與尿素(1:1)的混合物,得到多孔狀N和O摻雜的g-C_3N_4(記作:N-O-g-CN)。然后以N-O-g-CN為基底,負(fù)載NiO納米顆粒,兩者通過表面密切接觸形成N-O-g-CN/NiO有機(jī)-無機(jī)復(fù)合光催化材料。我們制備的多孔狀N-O-g-CN/NiO復(fù)合催化劑在可見光(λ420 nm)照射下能高效分解水制氫且具有良好的穩(wěn)定性。其中2 wt%N-O-g-CN/NiO的產(chǎn)氫速率是純N-O-g-CN的5.7倍,是0.5 wt%N-O-g-CN/Pt的2.7倍。光催化性能的大幅度提高可能由于復(fù)合物表面存在多孔結(jié)構(gòu),為催化制氫提供更多的活性位點(diǎn),以及N-O-g-CN/NiO異質(zhì)結(jié)構(gòu)引起的界面電荷的快速分離。2.通過水熱法制備α-Ni(OH)_2/Au,再通過500°C煅燒制得NiO/Au多孔納米帶結(jié)構(gòu)�？疾炝嗽诳梢姽�(λ420 nm)照射下,NiO/Au多孔納米帶結(jié)構(gòu)在Na2S和Na_2SO_3水溶液中的催化制氫性能。當(dāng)Au與NiO的摩爾比為1%時(shí),光催化制氫性能最好,產(chǎn)氫速率為153μmol/h/g,相比于純NiO有了從無到有的突破。光催化性能的大幅提高可能是由于多孔納米帶結(jié)構(gòu)提供更多的活性位點(diǎn),以及Au納米粒子的等離子體共振效應(yīng)和NiO/Au之間的異質(zhì)結(jié)引起的界面電荷遷移。3.考察了NiO納米帶對有機(jī)染料的選擇性吸附性能。通過水熱反應(yīng)及熱處理制備了擁有較高比表面積的NiO納米帶(102.4 m~2/g)。作為一種有效的吸附劑,對陰離子染料包括甲基藍(lán)(MB),甲基橙(MO)和剛果紅(CR)的飽和吸附量分別達(dá)到1996,1291和331mg/g。循環(huán)吸附實(shí)驗(yàn)表明NiO能夠作為一種穩(wěn)定的吸附劑吸附有機(jī)染料。
[Abstract]:With the increase of population and the accelerating of modern industry, the problem of energy shortage and environmental pollution is the biggest challenge in the world in 21th century. Human beings urgently need to develop clean and environmental protection. More economical energy. Hydrogen is recognized as a clean energy because of its good thermal conductivity, zero carbon emission, good combustion performance, no pollution and so on. At present, there are many preparation methods of hydrogen. One of the most environmentally friendly, economical and advantageous methods for hydrogen production is the decomposition of water by solar light, because the reaction requires only solar light. Nio is a very important p-type semiconductor material, which can produce photogenerated electron-hole pairs rapidly under photoexcitation. The position of conduction band is lower than that of H- / H-2 reduction potential, which can decompose water to produce hydrogen. However, because of the wide band gap of NiO, it can only absorb ultraviolet light, and the recombination rate of photogenerated electrons and holes is very high. It greatly limits its practical application. Therefore, the NiO is modified. It is very important to make full use of solar energy. In this paper, the composite photocatalyst was prepared by investigating the properties of NiO and its compounding with semiconductor photocatalyst (C3N4) and noble metal (Au4). The adsorption of organic dyes by NiO nanobelts was also investigated. The main contents of this paper are as follows: 1. Thiourea and urea were calcined at 550 擄C. A mixture of 1: 1. The porous N and O doped g-C _ 3N _ 3N _ s _ 4 (denoted as: N-O-g-CNN) were obtained, and then the NiO nanoparticles were loaded on N-O-g-CN substrate. The N-O-g-CN-NiO organic-inorganic composite photocatalytic materials were formed by close contact between the two catalysts. The porous N-O-g-CN-NiO composite catalysts were prepared in the visible light (. The hydrogen production rate of 2 wt%N-O-g-CN/NiO is 5.7 times higher than that of pure N-O-g-CN. The increase of photocatalytic activity may be due to the existence of porous structure on the surface of the complex, which provides more active sites for the catalytic production of hydrogen. And the fast separation of interface charge caused by N-O-g-CN-Ni / nio heterostructure. 2. 偽 -NiOHO / Au was prepared by hydrothermal method. The structure of NiO/Au porous nanobelts was prepared by calcination at 500 擄C. the structure was investigated under visible light (位 420nm) irradiation. When the molar ratio of au to NiO is 1, the photocatalytic hydrogen production is the best. The hydrogen production rate is 153 渭 mol / h / g, which is a breakthrough compared with pure NiO. The significant improvement of photocatalytic performance may be due to the porous nanobelts providing more active sites. The plasmon resonance effect of au nanoparticles and the interfacial charge transfer induced by heterojunction between NiO/Au and au nanoparticles. The selective adsorption of organic dyes by NiO nanobelts was investigated. NiO nanobelts with high specific surface area were prepared by heat treatment. 102.4 mt2 / g. As an effective adsorbent. The saturated adsorption capacity of anionic dyes, including methyl blue MBO, methyl orange molybdenum (MOO) and Congo red red (CRR), was up to 1996, respectively. Cyclic adsorption experiments show that NiO can be used as a stable adsorbent to adsorb organic dyes.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ138.13;O643.36

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本文編號：1476502