染料敏化g-C 3 N 4 /M/GO三元复合催化剂的制备及其可见光产氢性能研究

发布时间：2024-05-07 02:07

　　随着化石能源的日益枯竭,开发可再生清洁能源刻不容缓。氢气具有热燃烧值高,清洁环保等优点,是一种理想的能源载体。化石能源重整、电催化分解水以及光催化分解水等是几种常见的制氢方法。其中,光催化分解水能够利用丰富的太阳能制氢,被认为是一种非常具有应用前景的技术。制备出高效催化剂是决定光催化产氢能否实现应用的关键。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种二维层状结构的半导体材料,具有廉价易得、光吸收系数高等优势。然而,较高的载流子复合率以及有限的可见光吸收(<460 nm)等缺点严重限制了g-C₃N₄的产氢性能。同时,在产氢过程中,通常需要担载贵金属助催化剂Pt提高产氢速率。针对载流子复合严重以及有限的可见光吸收问题,本文将氧化石墨烯(GO)与g-C₃N₄进行插层复合改善了g-C₃N₄光生载流子复合严重问题,通过曙红染料敏化扩展g-C₃N₄的可见光吸收。通过担载PtNi以及Pt...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能光催化分解水制氢的基本原理
    1.3 石墨相氮化碳(g-C₃N₄)材料可见光催化产氢的研究进展
        1.3.1 石墨相氮化碳的研究背景
        1.3.2 石墨相氮化碳的晶体结构
        1.3.3 石墨相氮化碳的光电性质
        1.3.4 石墨相氮化碳的制备方法
        1.3.5 石墨相氮化碳的修饰与改性
    1.4 石墨相氮化碳材料中助催化剂的研究进展
        1.4.1 贵金属助催化剂
        1.4.2 非贵金属助催化剂
    1.5 本课题的研究意义及主要内容
第二章 实验部分
    2.1 主要化学试剂及仪器
    2.2 催化剂的物相表征
        2.2.1 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.2 场发射扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.4 紫外可见吸收光谱仪(UV-Vis)
        2.2.5 元素分析仪
        2.2.6 比表面分析仪(BET)
        2.2.7 稳态-瞬态荧光光谱仪(PL)
        2.2.8 X射线光电子能谱仪(XPS)
    2.3 光电化学性能测试
    2.4 可见光催化产氢性能测试
第三章 染料敏化g-C₃N₄/Pt/GO复合催化剂中电子传输通道构建及其可见光产氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 催化剂的制备
        3.2.2 催化剂的表征
        3.2.3 光电化学性能测试
        3.2.4 可见光催化产氢性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂的晶型结构分析
        3.3.2 催化剂的形貌结构分析
        3.3.3 催化剂的化学价态分析
        3.3.4 催化剂的光谱吸收和孔隙度分析
        3.3.5 催化剂的光解水产氢活性评价分析
        3.3.6 催化剂产氢活性提高的机理分析
        3.3.7 染料敏化光解水产氢的机理
    3.4 本章小结
第四章 Pt基合金助催化剂修饰提升染料敏化g-C₃N₄/GO复合催化剂可见光产氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 催化剂的表征
        4.2.3 光电化学性能测试
        4.2.4 可见光催化产氢性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂的晶型结构分析
        4.3.2 催化剂的形貌结构分析
        4.3.3 催化剂的化学价态分析
        4.3.4 催化剂的光解水产氢活性评价分析
        4.3.5 催化剂的光吸收性能分析
        4.3.6 催化剂的荧光和光电流i-t曲线分析
        4.3.7 染料敏化光解水产氢的机理
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 问题与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢



本文编号：3966665