光催化去除氮氧化物(NOx)是一種具有廣闊前景的污染治理方法,近年來已受到該領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。納米二氧化鈦(Ti O₂)由于其廉價易得、性能穩(wěn)定、反應(yīng)條件溫和、無二次污染等優(yōu)點,至今仍是最具代表性的光催化劑之一。然而,Ti O₂較大的禁帶寬度、高載流子復(fù)合率和低還原能力限制了其應(yīng)用。與半導(dǎo)體復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是改善Ti O₂光催化劑活性的有效方式,其中石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有較窄的禁帶寬度和較高的還原能力,是與納米Ti O₂復(fù)合制備g-C₃N₄/Ti O₂光催化劑的常用半導(dǎo)體。目前在g-C₃N₄/Ti O₂復(fù)合材料的制備方向已開展部分研究工作,但是關(guān)于其理論計算及應(yīng)用研究鮮有報道,尤其對材料的幾何結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)和光催化活性三者之間相互關(guān)系較為模糊�；谏鲜鲆蛩�,本文選擇g-C₃N₄

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 光催化基本原理
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.3.1 g-C₃N₄復(fù)合改性TiO₂研究現(xiàn)狀
        1.3.2 光催化劑第一性原理計算
        1.3.3 光催化材料在道路工程中的應(yīng)用
    1.4 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.4.1 主要研究內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第二章 實驗材料、裝置及方法
    2.1 實驗材料及裝置
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗裝置
    2.2 材料表征方法介紹
        2.2.1 傅里葉紅外光譜(FT-IR)
        2.2.2 X射線衍射(XRD)
        2.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.4 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)
        2.2.5 光致發(fā)光光譜(PL)
    2.3 光催化降解性能評價
        2.3.1 氣相光催化降解反應(yīng)裝置
        2.3.2 光催化降解NO測試方法
    2.4 第一性原理及CASTEP軟件
        2.4.1 密度泛函理論
        2.4.2 贗勢平面波方法
        2.4.3 CASTEP軟件包
第三章 g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合材料制備及光降解NO性能研究
    3.1 g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合材料制備
    3.2 制備工藝對光催化活性的影響
        3.2.1 質(zhì)量配比對光催化活性的影響
        3.2.2 煅燒溫度對光催化活性的影響
        3.2.3 煅燒時間對光催化活性的影響
    3.3 材料表征分析
        3.3.1 傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析
        3.3.2 X射線衍射能譜(XRD)分析
        3.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        3.3.4 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)分析
        3.3.5 光致發(fā)光光譜(PL)分析
    3.4 g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合材料光催化降解機(jī)理討論
    3.5 本章小結(jié)
第四章 g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合光催化劑第一性原理計算
    4.1 體相TiO₂和g-C₃N₄模型構(gòu)建及收斂性測試
        4.1.1 晶體模型構(gòu)建
        4.1.2 計算方法及參數(shù)收斂性測試
    4.2 g-C₃N₄(001)/TiO₂(001)異質(zhì)結(jié)界面模型構(gòu)建
        4.2.1 表面模型構(gòu)建
        4.2.2 異質(zhì)結(jié)界面模型構(gòu)建
    4.3 g-C₃N₄(001)/TiO₂(001)界面性質(zhì)及電子性能計算
        4.3.1 異質(zhì)結(jié)界面穩(wěn)定性及晶格變化
        4.3.2 能帶結(jié)構(gòu)
        4.3.3 電子態(tài)密度
        4.3.4 差分電荷密度
        4.3.5 g-C₃N₄(001)/TiO₂(001)納米異質(zhì)結(jié)的光催化增強(qiáng)機(jī)制
    4.4 本章小結(jié)
第五章 g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合材料在碎石磨耗層中的應(yīng)用研究
    5.1 粘結(jié)劑和集料的主要技術(shù)指標(biāo)
    5.2 粘結(jié)劑和集料用量確定
        5.2.1 Mcleod計算方法
        5.2.2 試驗所用的乳化瀝青和碎石撒布量計算
    5.3 光催化型碎石封層試件成型
        5.3.1 g-C₃N₄/TiO₂光催化劑的添加方式
        5.3.2 不同添加方式的NO降解效率評價
        5.3.3 g-C₃N₄/TiO₂光催化材料的最佳用量確定
        5.3.4 g-C₃N₄/TiO₂材料對碎石磨耗層集料脫落率的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3767712