量子点修饰g-C 3 N 4 光催化还原U(Ⅵ)的性能及作用机理研究
发布时间：2024-03-11 02:23
21世纪以来原子能工业得到快速发展,在天然铀采冶、核燃料加工和乏燃料处理处置等过程中会不可避免的产生大量含铀废水,由此带来的放射性污染风险是全球特别是有核国家所面临最具挑战性的问题之一。光催化技术能够利用自然界中最为常见的太阳能对污染物进行催化降解,在解决能源短缺与环境污染等问题中日益发挥重要角色。石墨相氮化碳(g-C3N4)二维半导体材料作为光催化技术的重要载体具有较窄的带隙、宽光谱响应能力以及可调控的能带结构等诸多优点,被认为是最具发展潜力的光催化材料之一。但与此同时,自身的结构缺陷导致其存在光生载电子流复合率较高、对可见光吸收能力差以及电子传输效率低等问题。当前针对放射性重金属的光催化还原研究十分有限,因此开发新型绿色高效的光催化材料具有重要意义。本文通过量子点掺杂的方法优化调控g-C3N4的能带结构,改善其光电性能并促使光生电子与空穴结构充分分离,从而提高光催化活性,最终实现对U(Ⅵ)的高效还原降解。本论文具体研究内容如下:(1)通过硼氢化钠还原法在氮化碳表面制备了尺寸为10 nm左右的Pt...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 光催化技术
1.2.1 光催化技术的起源与发展
1.2.2 光催化技术的反应机理
1.2.3 光催化技术的应用
1.3 石墨相氮化碳(g-C3N4)的研究现状及进展
1.3.1 g-C3N4的结构特点
1.3.2 g-C3N4的合成方法
1.3.3 g-C3N4的改性策略
1.4 量子点(Quantum Dots)概述
1.4.1 量子点的概念及特点
1.4.2 量子点在光催化领域的应用
1.5 论文的研究目的、意义及内容
第二章 实验试剂、仪器、方法以及材料表征
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验步骤
2.2.2 U(Ⅵ)的浓度测定
2.3 材料表征
2.3.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
2.3.3 X射线粉末衍射仪(XRD)
2.3.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.6 紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)
2.3.7 光致发光光谱(PL)
2.3.8 光电化学测试
第三章 Pt量子点修饰g-C3N4光催化还原U(Ⅵ)的性能及机理研究
3.1 引言
3.2 材料合成方法
3.2.1 g-C3N4材料的合成
3.2.2 Pt-C3N4材料的合成
3.3 实验过程与表征测试方法
3.3.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验方法
3.3.2 溶液中U(Ⅵ)的浓度测定
3.3.3 材料表征与光电性能测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 形貌结构分析
3.4.2 XRD分析
3.4.3 FT-IR分析
3.4.4 实验结果分析
3.4.5 XPS分析
3.4.6 能带结构分析
3.4.7 光电性能分析
3.4.8 光催化机理分析
3.5 本章小结
第四章 碳量子点修饰g-C3N4光催化还原U(Ⅵ)的性能及机理研究
4.1 引言
4.2 材料合成方法
4.2.1 碳量子点的合成
4.2.2 CQDs/g-C3N4材料的合成
4.3 实验过程与表征测试方法
4.3.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验方法
4.3.2 溶液中U(Ⅵ)的浓度测定
4.3.3 材料表征与光电性能测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 形貌结构分析
4.4.2 XRD分析
4.4.3 FT-IR分析
4.4.4 实验结果分析
4.4.5 XPS分析
4.4.6 能带结构分析
4.4.7 光电性能分析
4.4.8 光催化机理分析
4.5 本章小结
第五章 氧化钼量子点修饰g-C3N4光催化还原U(Ⅵ)的性能及机理研究
5.1 引言
5.2 材料合成方法
5.2.1 MoO3量子点的合成
5.2.2 g-C3N4材料的合成
5.2.3 MoO3 QDs/g-C3N4材料的合成
5.3 实验过程与表征测试方法
5.3.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验方法
5.3.2 溶液中U(Ⅵ)的浓度测定
5.3.3 材料表征与光电性能测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 形貌结构分析
5.4.2 XRD分析
5.4.3 FT-IR分析
5.4.4 实验结果分析
5.4.5 XPS分析
5.4.6 能带结构分析
5.4.7 光电性能分析
5.4.8 光催化机理分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
在攻读学位期间取得的科研成果
参考文献
本文编号：3925677
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 光催化技术
1.2.1 光催化技术的起源与发展
1.2.2 光催化技术的反应机理
1.2.3 光催化技术的应用
1.3 石墨相氮化碳(g-C3N4)的研究现状及进展
1.3.1 g-C3N4的结构特点
1.3.2 g-C3N4的合成方法
1.3.3 g-C3N4的改性策略
1.4 量子点(Quantum Dots)概述
1.4.1 量子点的概念及特点
1.4.2 量子点在光催化领域的应用
1.5 论文的研究目的、意义及内容
第二章 实验试剂、仪器、方法以及材料表征
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 实验方法
2.2.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验步骤
2.2.2 U(Ⅵ)的浓度测定
2.3 材料表征
2.3.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
2.3.3 X射线粉末衍射仪(XRD)
2.3.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.6 紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)
2.3.7 光致发光光谱(PL)
2.3.8 光电化学测试
第三章 Pt量子点修饰g-C3N4光催化还原U(Ⅵ)的性能及机理研究
3.1 引言
3.2 材料合成方法
3.2.1 g-C3N4材料的合成
3.2.2 Pt-C3N4材料的合成
3.3 实验过程与表征测试方法
3.3.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验方法
3.3.2 溶液中U(Ⅵ)的浓度测定
3.3.3 材料表征与光电性能测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 形貌结构分析
3.4.2 XRD分析
3.4.3 FT-IR分析
3.4.4 实验结果分析
3.4.5 XPS分析
3.4.6 能带结构分析
3.4.7 光电性能分析
3.4.8 光催化机理分析
3.5 本章小结
第四章 碳量子点修饰g-C3N4光催化还原U(Ⅵ)的性能及机理研究
4.1 引言
4.2 材料合成方法
4.2.1 碳量子点的合成
4.2.2 CQDs/g-C3N4材料的合成
4.3 实验过程与表征测试方法
4.3.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验方法
4.3.2 溶液中U(Ⅵ)的浓度测定
4.3.3 材料表征与光电性能测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 形貌结构分析
4.4.2 XRD分析
4.4.3 FT-IR分析
4.4.4 实验结果分析
4.4.5 XPS分析
4.4.6 能带结构分析
4.4.7 光电性能分析
4.4.8 光催化机理分析
4.5 本章小结
第五章 氧化钼量子点修饰g-C3N4光催化还原U(Ⅵ)的性能及机理研究
5.1 引言
5.2 材料合成方法
5.2.1 MoO3量子点的合成
5.2.2 g-C3N4材料的合成
5.2.3 MoO3 QDs/g-C3N4材料的合成
5.3 实验过程与表征测试方法
5.3.1 光催化还原U(Ⅵ)的实验方法
5.3.2 溶液中U(Ⅵ)的浓度测定
5.3.3 材料表征与光电性能测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 形貌结构分析
5.4.2 XRD分析
5.4.3 FT-IR分析
5.4.4 实验结果分析
5.4.5 XPS分析
5.4.6 能带结构分析
5.4.7 光电性能分析
5.4.8 光催化机理分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
在攻读学位期间取得的科研成果
参考文献
本文编号：3925677
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