金屬氧族化合物納米材料的制備及其光催化和電化學(xué)性能研究
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更多相關(guān)文章： 光催化 超級(jí)電容器 鹵氧化鉍 過(guò)渡金屬氧化物 過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔?/b>
【摘要】：光催化技術(shù)和超級(jí)電容器在解決全球能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題方面有著重要的意義。本論文旨在探索幾種鹵氧化鉍,過(guò)渡金屬氧化物和過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔锛{米材料的制備及其光催化性能和超級(jí)電容器電化學(xué)性能的研究。本文合成了原位形成的具有高效可見(jiàn)光光催化活性的Bi/BiOBrxI1-x異質(zhì)結(jié)分級(jí)微球,通過(guò)在可見(jiàn)光下降解RhB來(lái)評(píng)估其光催化活性并分析其光催化機(jī)理;制備了CoO納米粒子和NiCo2O4空心納米立方體超級(jí)電容器電極材料,并研究了其電化學(xué)電容器性能;制備了金屬1T-MoS2超薄單層納米片,并研究了其電化學(xué)電容器性能。本論文的主要內(nèi)容如下:(1)通過(guò)靈巧的一步溶劑熱方法,合成原位形成的具有高效可見(jiàn)光光催化活性的Bi/BiOBrxI1-x異質(zhì)結(jié)分級(jí)微球。合成工藝過(guò)程中,通過(guò)乙二醇原位還原Bi3+,Bi納米粒子沉積在BiOBrxI1-x微球的表面。Bi/BiOBrxI1-x樣品極大增強(qiáng)的可見(jiàn)光光催化活性可以歸因于由Bi納米粒子引起的電子-空穴對(duì)的有效分離和延長(zhǎng)載流子壽命的貢獻(xiàn)。在所合成的樣品中,Bi/BiOBr0.266I0.734樣品表現(xiàn)出最高的光催化活性和在重復(fù)的可見(jiàn)光照射下高的光化學(xué)穩(wěn)定性,這對(duì)其實(shí)際應(yīng)用特別有前途。羥基自由基證明是RhB光氧化的主要活性物種。金屬Bi納米粒子具有類似于貴金屬的行為,對(duì)BiOBrxI1-x產(chǎn)生多個(gè)積極作用,包括增加可見(jiàn)光吸收和增強(qiáng)電荷分離和轉(zhuǎn)移。目前的工作證明利用低成本的Bi納米粒子作為貴金屬的替代品來(lái)提高其他光催化劑性能的可行性,同時(shí),為原位制備Bi/半導(dǎo)體納米復(fù)合材料提供新的觀點(diǎn)。(2)采用機(jī)械球磨法制備了CoO納米粒子。所制備的CoO納米粒子表現(xiàn)出高的比表面積和良好的結(jié)晶性。隨著球磨時(shí)間的增加,CoO樣品的比電容逐漸增加,球磨96小時(shí)的CoO納米粒子的比電容最高。球磨96小時(shí)的CoO納米粒子電極在0.5,1,2,3,4,8,12和16 A g-1電流密度下對(duì)應(yīng)的比電容分別是600,594,584,544,520,488,456和416 F g-1。CoO納米粒子比電容的保持在2 A g-1電流密度下充放電2000次循環(huán)后為96.6%,在4 A g-1電流密度下充放電2000次循環(huán)后為95.3%。CoO納米粒子電極高的比電容和良好的循環(huán)穩(wěn)定性歸因于大的比表面積和良好的結(jié)晶性,使其可以成為超級(jí)電容器儲(chǔ)能應(yīng)用中優(yōu)良的電極材料。(3)使用“協(xié)調(diào)刻蝕+沉淀”(CEP)路線成功合成了NiCo2O4空心納米立方體。所制備的NiCo2O4空心納米立方體顯示出高的比表面積134.52 m2 g-1和介孔結(jié)構(gòu)2.4-6 nm。NiCo2O4空心納米立方體電極在1,2,4,8和16 A g-1電流密度下對(duì)應(yīng)的比電容分別是795.6,680,622.2,568.9和497.8 F g-1。由于高的比表面積和介孔空心結(jié)構(gòu)為電解液離子提供有效的擴(kuò)散通道,導(dǎo)致NiCo2O4空心納米立方體有高的比電容。高的比表面積和介孔空心結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致高穩(wěn)定性,NiCo2O4空心納米立方體電極的比電容的保持在1 A g-1電流密度下充放電2000次循環(huán)后為97.5%,在2 A g-1電流密度下充放電2000次循環(huán)后為96.1%。NiCo2O4空心納米立方體電極高的比電容和良好的循環(huán)穩(wěn)定性歸因于高的比表面積和介孔空心結(jié)構(gòu)。(4)采用兩步溶劑熱法成功地合成了MoS2超薄單層納米片,納米片樣品中主要成分為金屬1T-MoS2,1T相的濃度為60%。所制備的MoS2納米片顯示出高的結(jié)晶性和良好的導(dǎo)電性。MoS2納米片電極在1,2,4和8 A g-1電流密度下對(duì)應(yīng)的比電容分別是388.8,305,271.3和230 F g-1。良好的結(jié)晶性和導(dǎo)電性有助于電解液離子更好的擴(kuò)散和傳輸,導(dǎo)致高的比電容。金屬1T-MoS2良好的導(dǎo)電性也導(dǎo)致高穩(wěn)定性,MoS2納米片比電容的保持在1 A g-1電流密度下充放電2000次循環(huán)后為97.1%。MoS2納米片電極高的比電容和良好的循環(huán)穩(wěn)定性歸因于金屬1T-MoS2良好的結(jié)晶性和導(dǎo)電性。
【關(guān)鍵詞】：光催化 超級(jí)電容器 鹵氧化鉍 過(guò)渡金屬氧化物 過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔?/strong>
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：
- 摘要4-6
- Abstract6-11
- 第1章 緒論11-34
- 1.1 引言11-15
- 1.2 鹵氧化鉍BiOX (X = Cl, Br, I)可見(jiàn)光光催化材料的研究進(jìn)展15-20
- 1.3 超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展20-26
- 1.3.1 碳電極材料的研究進(jìn)展20
- 1.3.2 導(dǎo)電聚合物電極材料的研究進(jìn)展20
- 1.3.3 過(guò)渡金屬氧化物電極材料的研究進(jìn)展20-24
- 1.3.4 過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔镫姌O材料的研究進(jìn)展24-26
- 1.4 本論文的選題背景和主要研究?jī)?nèi)容26-27
- 參考文獻(xiàn)27-34
- 第2章 Bi/BiOBr_xI_(1-x)異質(zhì)結(jié)分級(jí)微球的制備及其光催化性能34-56
- 2.1 引言34-35
- 2.2 實(shí)驗(yàn)部分35-37
- 2.2.1 樣品的制備35-36
- 2.2.2 結(jié)構(gòu)和形貌表征36-37
- 2.3 結(jié)果與討論37-51
- 2.3.1 晶體結(jié)構(gòu)和形貌37-43
- 2.3.2 光催化活性43-47
- 2.3.3 光學(xué)吸收特性47-49
- 2.3.4 光催化機(jī)理分析49-51
- 2.4 本章小結(jié)51-52
- 參考文獻(xiàn)52-56
- 第3章 CoO納米顆粒的制備及其電化學(xué)性能56-73
- 3.1 引言56-57
- 3.2 實(shí)驗(yàn)部分57-59
- 3.2.1 合成CoO納米粒子57-58
- 3.2.2 結(jié)構(gòu)和形貌表征58-59
- 3.3 結(jié)果與討論59-68
- 3.3.1 CoO納米粒子結(jié)構(gòu)和形貌表征59-64
- 3.3.2 CoO納米粒子電化學(xué)性能表征64-68
- 3.4 本章小結(jié)68-69
- 參考文獻(xiàn)69-73
- 第4章 NiCo_2O_4空心納米立方體的制備及其電化學(xué)性能73-90
- 4.1 引言73
- 4.2 實(shí)驗(yàn)部分73-75
- 4.2.1 Cu_2O立方體模板的制備73-74
- 4.2.2 NiCo_2O_4空心納米立方體的制備74
- 4.2.3 結(jié)構(gòu)和形貌表征74-75
- 4.3 結(jié)果與討論75-86
- 4.3.1 NiCo_2O_4空心納米立方體結(jié)構(gòu)和形貌表征75-80
- 4.3.2 NiCo_2O_4空心納米立方體的合成機(jī)理80-81
- 4.3.3 NiCo_2O_4空心納米立方體電化學(xué)性能測(cè)試81-86
- 4.4 本章小結(jié)86-87
- 參考文獻(xiàn)87-90
- 第5章 金屬 1T相MoS_2單層納米片的制備及其電化學(xué)性能90-100
- 5.1 引言90
- 5.2 實(shí)驗(yàn)部分90-91
- 5.2.1 合成MoS_2超薄納米片90
- 5.2.3 結(jié)構(gòu)和形貌表征90-91
- 5.3 結(jié)果與討論91-98
- 5.3.1 MoS_2納米片結(jié)構(gòu)和形貌表征91-95
- 5.3.2 MoS_2納米片電化學(xué)性能測(cè)試95-98
- 5.4 本章小結(jié)98
- 參考文獻(xiàn)98-100
- 結(jié)論100-103
- 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單103-104
- 致謝104
【共引文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 沈凱;Mohammed Ashraf Gondal;Rashid Ghulam Siddique;施珊;王斯琦;孫江波;徐慶宇;;Ag/Ag_3PO_4/g-C_3N_4三元復(fù)合光催化劑的制備及其可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)下的光催化活性增強(qiáng)（英文）[J];催化學(xué)報(bào);2014年01期
2 黃澍;王瑋;王康麗;蔣凱;程時(shí)杰;;石墨烯在化學(xué)儲(chǔ)能中的研究進(jìn)展[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2014年02期
3 黃磊;張艷華;涂銘旌;;鋰離子電池中石墨烯基金屬氧化物負(fù)極材料的制備和應(yīng)用[J];功能材料;2014年08期
4 賈志軍;王俊;王毅;;超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2014年04期
5 Long Kang;Shi-Xiong Sun;Ling-Bin Kong;Jun-Wei Lang;Yong-Chun Luo;;Investigating metal-organic framework as a new pseudo-capacitive material for supercapacitors[J];Chinese Chemical Letters;2014年06期
6 盧云;元杰;宮巖坤;胡永達(dá);楊春;;導(dǎo)電劑對(duì)氧化釕基超級(jí)電容器電極材料性能的影響[J];功能材料;2014年S2期
7 肖鵬;王大輝;郎俊偉;;影響熱還原氧化石墨烯超級(jí)電容器性能的因素比較（英文）[J];電化學(xué);2014年06期
8 金玉紅;王莉;尚玉明;高劍;李建軍;何向明;;尖晶石結(jié)構(gòu)NiCo_2O_4材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用進(jìn)展[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2015年01期
9 陳俊蛟;黃英;黃海艦;;超級(jí)電容器電極材料研究進(jìn)展[J];材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用;2015年01期
10 張家華;王亞明;伍水生;蔣麗紅;;石墨烯基復(fù)合材料的催化應(yīng)用進(jìn)展[J];功能材料;2015年16期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條
1 原長(zhǎng)洲;張校剛;;多級(jí)納微超級(jí)結(jié)構(gòu)電極材料的設(shè)計(jì)、合成及其超電容性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第24分會(huì)：化學(xué)電源[C];2014年
2 趙巖;袁壽其;李華明;;鈷酸錳納米花的制備及其電化學(xué)性能研究[A];2015年中國(guó)化工學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2015年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 劉卯成;雙金屬氧化物及其復(fù)合材料的贗電容行為研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年
2 何光裕;石墨烯無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能調(diào)控[D];南京理工大學(xué);2013年
3 黃亮;可再生能源納米材料與金屬離子熒光傳感器的設(shè)計(jì)、合成及其應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2013年
4 李文堯;錳基金屬氧化物及其復(fù)合材料超級(jí)電容器電極材料的制備與電化學(xué)性能研究[D];東華大學(xué);2014年
5 高遠(yuǎn)鵬;銀、氮修飾二氧化鈦基納米材料的制備、結(jié)構(gòu)和可見(jiàn)光催化性能[D];武漢大學(xué);2013年
6 杜萌;基于石墨烯復(fù)合界面的DNA電化學(xué)傳感研究[D];青島科技大學(xué);2013年
7 季振源;石墨烯基無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的可控合成及性能研究[D];江蘇大學(xué);2014年
8 伍廉奎;電沉積Sol-gel技術(shù)及其在材料表面功能化中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2014年
9 趙君;多級(jí)結(jié)構(gòu)過(guò)渡金屬氧化物：微納結(jié)構(gòu)形態(tài)調(diào)控及催化、氣敏性能研究[D];吉林大學(xué);2014年
10 劉德全;三維納米結(jié)構(gòu)金屬材料的制備及其應(yīng)用研究[D];蘭州大學(xué);2014年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 趙陽(yáng)陽(yáng);Ag-AgBr/載體復(fù)合光催化劑的制備及在偶氮染料廢水降解中的應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2013年
2 王瑩;TiO_2基復(fù)合光催化材料的制備及光催化活性[D];武漢理工大學(xué);2013年
3 劉銳;銀修飾型納米復(fù)合材料的制備、表征與可見(jiàn)光光催化性能[D];武漢理工大學(xué);2013年
4 許雯靚;石墨烯修飾電極對(duì)苯二酚的測(cè)定及石墨烯的生物效應(yīng)研究[D];武漢理工大學(xué);2013年
5 高海瑞;幾種RuO_2納米材料的制備及其超級(jí)電容器性能研究[D];華中師范大學(xué);2013年
6 羅賢宇;石墨烯負(fù)載貴金屬納米催化劑的制備及催化氧化性能[D];華南理工大學(xué);2013年
7 潘虹;基于碳的納米復(fù)合材料的制備和應(yīng)用[D];東北師范大學(xué);2013年
8 俞雪;石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的合成及其催化性能的研究[D];安徽師范大學(xué);2013年
9 張龍;石墨烯/氧化石墨烯基納米復(fù)合材料的光催化性能研究[D];暨南大學(xué);2013年
10 李雪珊;石墨烯及其復(fù)合材料的制備和應(yīng)用研究[D];北京化工大學(xué);2013年
，本文編號(hào)：674782
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