當(dāng)前工業(yè)的快速發(fā)展和人口的迅速增長(zhǎng)引發(fā)了嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境危機(jī)。光催化技術(shù)因不僅可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為綠色清潔的可持續(xù)能源,并且還可以在陽(yáng)光照射下分解有機(jī)污染物而受到廣泛關(guān)注。然而,上述應(yīng)用要求光催化劑具有吸收范圍寬、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、電荷分離效率高、氧化還原能力強(qiáng)等特點(diǎn)。不幸的是,單組分光催化劑往往很難同時(shí)滿足所有這些要求。構(gòu)建人工多相Z-scheme光催化體系模擬自然光合作用過(guò)程,克服了單組分光催化劑的缺點(diǎn),滿足了上述要求,在解決現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展所面臨的能源和環(huán)境危機(jī)方面具有巨大的潛力。TiO₂由于其良好的能帶位置,能夠滿足了大多數(shù)光催化反應(yīng)所需的氧化還原電勢(shì),但禁帶寬度較大只能吸收紫外光;而WO₃由于禁帶寬度較窄具有較正的價(jià)帶位置易于發(fā)生氧化反應(yīng),但不能滿足CO₂還原的電位。因此單一半導(dǎo)體光催化劑很難同時(shí)滿足寬的可吸收光譜范圍、強(qiáng)的氧化還原能力及光生載流子高效分離等優(yōu)勢(shì)。三維有序大孔材料作為一種光子晶體材料已經(jīng)被廣泛的開(kāi)發(fā),將傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料制備成光子晶體可以有效提高其對(duì)光利用效率。所以,為利用這些廉價(jià)的、含量豐富的半導(dǎo)體材...

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 光催化反應(yīng)基本原理
    1.3 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)光催化劑
        1.3.1 type-Ⅱ異質(zhì)結(jié)
        1.3.2 p-n型異質(zhì)結(jié)
        1.3.3 表面異質(zhì)結(jié)
    1.4 Z-scheme光催化系統(tǒng)
        1.4.1 間接型(PS-C-PS)Z-scheme體系
        1.4.2 直接型Z-scheme(PS-PS)體系
    1.5 文獻(xiàn)小結(jié)和本論文要開(kāi)展的工作
第2章 實(shí)驗(yàn)方案
    2.1 催化劑制備與表征
        2.1.1 所用儀器與化學(xué)試劑
        2.1.2 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球制備
        2.1.3 PMMA微球模板組裝
        2.1.4 三維有序大孔氧化鎢和碳膜包覆的二氧化鈦的制備
        2.1.5 貴金屬納米顆粒擔(dān)載
        2.1.6 原位生長(zhǎng)g-C₃N4

    2.2 實(shí)驗(yàn)中涉及的表征方法以及所使用儀器設(shè)備
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 紫外-可見(jiàn)漫反射光譜(UV-Vis DRS)
        2.2.5 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)
        2.2.6 電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析(ICP-AES)
        2.2.7 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.2.8 熒光發(fā)光光譜(PL)
        2.2.9 光電化學(xué)測(cè)試(PEC)
        2.2.10 二氧化碳程序升溫脫附(CO₂-TPD)
        2.2.11 原位漫反射傅里葉變換紅外光譜光(DRIFT)
    2.3 泛密度函數(shù)理論模擬計(jì)算
    2.4 可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)CO₂還原活性測(cè)試
第3章 全固態(tài)間接型Z-scheme g-C₃N₄/Pt/3DOM-(TiO₂@Carbon)催化劑及其光催化還原CO₂性能的研究
    3.1 引言
    3.2 催化劑制備方法
        3.2.1 3DOM-TiO₂@C載體的合成
        3.2.2 Pt/3DOM-TiO₂@C催化劑的合成
        3.2.3 g-C₃N₄/Pt/3DOM-TiO₂@C催化劑的合成
    3.3 催化劑表征結(jié)果與討論
        3.3.1 3DOM-CNPTC合成過(guò)程及結(jié)構(gòu)示意圖
        3.3.2 3DOM-CNPTC催化劑的SEM、EELs和TEM表征
        3.3.3 3DOM-CNPTC催化劑的XRD表征
        3.3.4 3DOM-CNPTC催化劑的Raman表征
        3.3.5 3DOM-CNPTC催化劑的FT-IR表征
        3.3.6 3DOM-CNPTC催化劑的XPS表征
        3.3.7 3DOM-CNPTC催化劑的UV-visDRS表征
        3.3.8 3DOM-CNPTC催化劑的PL表征
        3.3.9 3DOM-CNPTC催化劑的EIS表征
        3.3.10 3DOM-CNPTC催化劑的瞬態(tài)光電流表征
        3.3.11 3DOM-CNPTC催化劑的LSV表征
        3.3.12 3DOM-CNPTC催化劑的In-situ DFIFTS表征
        3.3.13 3DOM-CNPTC催化劑的CO₂-TPD表征
        3.3.14 3DOM-CNPTC催化劑的DFT計(jì)算
    3.4 可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)CO₂還原光催化性能
        3.4.1 光催化還原CO₂反應(yīng)性能評(píng)價(jià)方法
        3.4.2 光催化還原CO₂反應(yīng)性能結(jié)果
        3.4.3 3DOM-CNPTC光催化劑的穩(wěn)定性測(cè)試
        3.4.4 3DOM-CNPTC光催化反應(yīng)機(jī)理
    3.5 本章小結(jié)
第4章 全固態(tài)直接型Z-schemeg-C₃N₄/3DOM-WO₃光催化還原CO₂性能的研究
    4.1 引言
    4.2 催化劑制備方法
        4.2.1 3DOM-WO₃載體的合成
        4.2.2 g-C₃N₄/3DOM-WO₃的合成
    4.3 催化劑表征結(jié)果與討論
        4.3.1 g-C₃N₄/3DOM-WO₃的SEM表征
        4.3.2 g-C₃N₄/3DOM-WO₃的SEM表征
        4.3.3 g-C₃N₄/3DOM-WO₃的XRD表征
        4.3.4 g-C₃N₄/3DOM-WO₃的FT-IR表征
        4.3.5 g-C₃N₄/3DOM-WO₃的UV-visDRS和PL表征
    4.4 可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)CO₂還原光催化性能
        4.4.1 光催化還原CO₂反應(yīng)性能評(píng)價(jià)方法
        4.4.2 光催化還原CO₂反應(yīng)性能結(jié)果
        4.4.3 3DOM-CNPTC光催化劑的穩(wěn)定性測(cè)試
        4.4.4 3DOM-CNPTC光催化反應(yīng)機(jī)理
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果



本文編號(hào)：3874101

suoshi