【摘要】：隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快,人類向所生存的環(huán)境排放了大量的有毒污染物,這些污染物給地球生物的生存帶來了巨大挑戰(zhàn)。同時工業(yè)化、城市化進(jìn)程過程中也消耗著大量的化石能源,而傳統(tǒng)的化石能源將不能繼續(xù)維持人類社會的長期發(fā)展。所以,環(huán)境、能源問題是21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的兩大亟待解決的嚴(yán)峻問題。傳統(tǒng)解決環(huán)境問題的方法,需要消耗額外的非清潔能源并且也很難將其完全降解,因此,開發(fā)一種簡便、高效、無害、清潔的技術(shù)來治理環(huán)境污染問題是當(dāng)前社會的一個迫切任務(wù)。光催化技術(shù)作為一個近幾十年來發(fā)展起來的新興技術(shù),它不僅可以解決能源和環(huán)境問題,而且只消耗太陽能,不需要消耗其他的能源,被認(rèn)為是解決環(huán)境、能源兩大難題有效方法之一。二氧化錫作為一種重要的光催化材料有著優(yōu)良的物理化學(xué)性能,本論文以SnO2基復(fù)合光催化劑的構(gòu)筑作為研究對象,并對其動力學(xué)過程作進(jìn)一步深入研究。主要內(nèi)容如下:1.利用水熱法以NaOH、SnC14·5H2O、CuSO4·5H2O、C6H12O6為反應(yīng)前驅(qū)物制備了 SnO2-Cu2O異質(zhì)結(jié)構(gòu),分析其結(jié)構(gòu)和形貌,發(fā)現(xiàn)制備的樣品為納米顆粒,具有大的比表面積,SnO2和Cu2O形成了結(jié)合緊密的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該異質(zhì)結(jié)構(gòu)的存在不僅實現(xiàn)了在可見光下的有效光吸收,還實現(xiàn)了光生載流子的有效分離,從而提高了可見光下的催化性能,最后也詳細(xì)研究了 SnO2-Cu2O催化過程中的動力學(xué)過程。2.利用PbS大的量子尺寸調(diào)控特性,以PbS作為可見光吸收材料,用水熱法制備了 SnO2-PbS復(fù)合光催化劑。利用XRD,TEM,Raman等手段研究了不同SnO2-PbSL比例下的結(jié)構(gòu)與形貌,通過對不同比例下樣品催化性能的比較,發(fā)現(xiàn)PbS/SnO2=1:2時具有最好的催化性能。通過對光生載流子轉(zhuǎn)移過程的分析,認(rèn)為有效拓展可見光吸收、光生載流子的有效分離及對光生載流子復(fù)合的有效抑制是提高光催化性能的根本原因。3.用陽極氧化法在錫箔襯底上制備出多孔SnO2納米結(jié)構(gòu)。通過控制不同反應(yīng)電壓來調(diào)節(jié)多孔納米結(jié)構(gòu)的孔徑及形貌,研究了它們在紫外光下的光催化性能。構(gòu)筑了 Au-SnO2異質(zhì)結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)Au的引入極大提高了多孔SnO2納米結(jié)構(gòu)可見光下的催化性能。分析認(rèn)為Au的引入有效提高了 SnO2對光的吸收是其提高光催化性能的根本原因。
【圖文】：

圖１．１二氧化錫晶體結(jié)構(gòu)圖逡逑

§邋１．２．２．１邋摻雜逡逑摻雜就是用某種元素或是離子取代無機(jī)半導(dǎo)體中主原子的位置，基本示意圖逡逑如圖１．２所示。摻雜元素可以是金屬元素?fù)诫s（如Ｆｅ［２３］、Ｓｂｌ２４］，、＆［２５］、０）［２６］等），逡逑也可以是非金屬元素（如Ｆ—等），，其主要目的是引入氧缺陷。氧缺陷能夠捕獲逡逑空穴，稱為空穴陷阱，光生空穴大部分被陷阱俘獲，減少了自由移動載流子中空逡逑穴的濃度，從而大大降低了自由的電子－空穴對復(fù)合率。當(dāng)然導(dǎo)帶上的非平衡載逡逑流子電子也有可能與陷阱中心上的空穴進(jìn)行復(fù)合，但復(fù)合概率很小，更可能發(fā)生逡逑的是陷阱中的空穴先被激發(fā)到價帶，然后再與光生電子復(fù)合。這樣就大大增大了逡逑自由非平衡電子的壽命。２０１７年山東大學(xué)的王文壽教授課題組通過原位錫離子逡逑自摻雜技術(shù)，在二氧化錫顆粒中引入氧缺陷，用于驅(qū)動氧化還原顏色的可逆變化，逡逑其中氧缺陷一方面能拓寬二氧化錫對可見光的吸收，另一方面在光催化反應(yīng)的過逡逑程中氧缺陷可以起到自犧牲電子供體的作用
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TB383.1

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本文編號：2710253