金屬有機(jī)框架（Metal-organic frameworks,MOFs）由于具有大的比表面積、高的孔隙率和豐富的活性位點(diǎn)等特性,成為高效光催化劑的前驅(qū)體。通過直接煅燒MOFs得到的MOFs衍生的多孔碳材料,不僅繼承了MOFs材料的特點(diǎn),而且具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,因此在光催化領(lǐng)域引起了人們的關(guān)注。然而,MOFs及其衍生的多孔碳材料常具有較大的禁帶寬度,在可見光照射下不易被激發(fā),導(dǎo)致光催化性能較低,有效的策略是采用半導(dǎo)體改性來提高性能。因此,本文將α-Fe2O3與MOFs及其衍生的多孔碳相復(fù)合獲得高性能的光催化劑,具體研究結(jié)果如下:首先,本文成功地合成了MIL-101（Cr）,再通過水熱法制備了一系列α-Fe2O3（C）/MIL-101（Cr）復(fù)合光催化劑。由X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）可知,與單一相α-Fe2O3比較,復(fù)合光催化劑中α-Fe2O3具有較小的顆粒尺寸而比表面積大幅提升,達(dá)948.6 m2/g。通過捕獲實(shí)驗(yàn),帶邊位置分析和電子自旋共振（ESR）測(cè)試說明α-Fe2O3和MIL-101（Cr）之間形成了Z-型異質(zhì)結(jié)。進(jìn)一步通過高分... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)光催化三種類型機(jī)理簡(jiǎn)圖[48]

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-光催化劑更快。圖1-2p-n異質(zhì)結(jié)光催化機(jī)理簡(jiǎn)圖[49]1.4.5Z-型異質(zhì)結(jié)光催化原理盡管傳統(tǒng)的II型異質(zhì)結(jié)能夠分離光生電子-空穴對(duì)，但是還原反應(yīng)發(fā)生在還原電位較低的半導(dǎo)體B上，而氧化反應(yīng)發(fā)生在氧化電位較低的半導(dǎo)體A上，這導(dǎo)致傳統(tǒng)的II型異質(zhì)結(jié)光催化劑的氧化還原能力降低。因此，提出了一種Z-型異質(zhì)結(jié)光催化，它的能帶結(jié)構(gòu)與II型異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)類似，但光生載流子轉(zhuǎn)移的路徑不同。Z-型異質(zhì)結(jié)光催化機(jī)理如圖1-3所示：在光照條件下，光生電子從半導(dǎo)體A的CB轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體B的VB，并與半導(dǎo)體B中的空穴相結(jié)合，最終電子會(huì)聚集到半導(dǎo)體B的VB上，而空穴會(huì)聚集到半導(dǎo)體A的CB。Z-型異質(zhì)結(jié)光催化劑不僅降低了光生載流子的復(fù)合，而且保留了半導(dǎo)體A和B較強(qiáng)的氧化還原能力，有效地提高光催化性能。圖1-3Z-型異質(zhì)結(jié)光催化機(jī)理簡(jiǎn)圖[50]

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-光催化劑更快。圖1-2p-n異質(zhì)結(jié)光催化機(jī)理簡(jiǎn)圖[49]1.4.5Z-型異質(zhì)結(jié)光催化原理盡管傳統(tǒng)的II型異質(zhì)結(jié)能夠分離光生電子-空穴對(duì)，但是還原反應(yīng)發(fā)生在還原電位較低的半導(dǎo)體B上，而氧化反應(yīng)發(fā)生在氧化電位較低的半導(dǎo)體A上，這導(dǎo)致傳統(tǒng)的II型異質(zhì)結(jié)光催化劑的氧化還原能力降低。因此，提出了一種Z-型異質(zhì)結(jié)光催化，它的能帶結(jié)構(gòu)與II型異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)類似，但光生載流子轉(zhuǎn)移的路徑不同。Z-型異質(zhì)結(jié)光催化機(jī)理如圖1-3所示：在光照條件下，光生電子從半導(dǎo)體A的CB轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體B的VB，并與半導(dǎo)體B中的空穴相結(jié)合，最終電子會(huì)聚集到半導(dǎo)體B的VB上，而空穴會(huì)聚集到半導(dǎo)體A的CB。Z-型異質(zhì)結(jié)光催化劑不僅降低了光生載流子的復(fù)合，而且保留了半導(dǎo)體A和B較強(qiáng)的氧化還原能力，有效地提高光催化性能。圖1-3Z-型異質(zhì)結(jié)光催化機(jī)理簡(jiǎn)圖[50]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Fe2O3/TiO2納米管陣列的制備及其光催化性能[J]. 黃益操,趙浙菲,李世雄,邸婧,鄭華均.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)



本文編號(hào)：3011660