光催化或光電催化分解水技術是新能源領域的一個重要發(fā)展方向。通過該途徑,將太陽能轉換為綠色高效清潔和可存貯的化學能,同時促進水資源在自然界中無害循環(huán)利用。截止目前,氧化鈦仍然是最具潛力的光催化劑和光陽極材料;但是其較差的導電性和較寬的帶隙成為進一步提高其光催化活性的制約因素。近年來,含自摻雜Ti3+的氧化鈦（即還原型氧化鈦TiO2-x）引起了研究者的關注,由于施子密度的增加和新中間能級的產生,使得其導電性和帶隙寬度得到一定程度的改善,但是其光生激子分離效率和遷移傳輸效率有限,導致光催化或光電催化的性能仍然不盡人意。因此,如何獲得高性能的氧化鈦基光催化/光電催化材料,是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。水滑石（LDHs）是一類典型的無機二維層狀材料,具有層板金屬離子、層間客體陰離子可調控的特性。近年來的研究證明含過渡金屬的LDHs材料是一種極具潛力的水分解電催化劑,但同時存在對光的利用率低、光催化活性低等缺點。因此,將光催化劑與電催化劑復合,構筑更高效的光電催化分解水的光陽極材料,是實現太陽能轉換的一條有效途徑。本論文基于還原型氧化鈦/LDHs復合光陽極的構筑,以提高其光電催化水氧化性能這一制約分解水... 

【文章來源】：北京化工大學北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數】：161 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
學位論文數據集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 光電催化概述
        1.2.1 光催化概述
            1.2.1.1 能帶理論
            1.2.1.2 光催化劑和光催化反應
        1.2.2 光電催化過程、原理及其影響因素
            1.2.2.1 光電催化過程
            1.2.2.2 光電催化原理
            1.2.2.3 光電催化反應的影響因素
        1.2.3 光陽極材料及其性能強化途徑
        1.2.4 光電催化的應用研究
    1.3 氧化鈦的光催化性能研究簡介
        1.3.1 氧化鈦的形貌拓展及其光催化性能
        1.3.2 氧化鈦的摻雜及其光催化性能
        1.3.3 氧化鈦的表面修飾及其光催化性能
        1.3.4 氧化鈦有關的異質結構筑及其光催化性能
        1.3.5 氧化鈦基光電極材料的光電催化性能
    1.4 水滑石類復合材料的光催化性能研究簡介
        1.4.1 鈦基水滑石復合材料的光催化性能
        1.4.2 鋅基水滑石復合材料的光催化性能
        1.4.3 鉻基水滑石復合材料的光催化性能
        1.4.4 其他類水滑石復合材料的光催化性能
        1.4.5 含水滑石復合光電極的光電催化性能
    1.5 本課題研究的目的和意義、以及研究內容
        1.5.1 研究的目的和意義
        1.5.2 研究的內容
第二章 還原型氧化鈦與LDHS材料的能帶結構計算研究
    2.1 引言
    2.2 三價鈦不同自摻雜程度金紅石相氧化鈦的能帶結構
        2.2.1 計算模型
        2.2.2 能帶結構
        2.2.3 帶邊位置
    2.3 錳、鐵分別摻雜還原型金紅石相氧化鈦的能帶結構
        2.3.1 計算模型
        2.3.2 能帶結構
        2.3.3 帶邊位置
    2.4 含鉻LDHs的能帶結構
        2.4.1 計算模型
        2.4.2 能帶結構
        2.4.3 帶邊位置
    2.5 含鈷LDHs的能帶結構
        2.5.1 計算模型
        2.5.2 能帶結構
        2.5.3 帶邊位置
    2.6 含鐵LDHs的能帶結構
        2.6.1 計算模型
        2.6.2 能帶結構
        2.6.3 帶邊位置
    2.7 還原型氧化鈦與LDHs對于光電催化水氧化反應的能級匹配分析
    2.8 本章總結
第三章 摻雜還原型氧化鈦的制備及其光電催化水氧化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗藥品及主要原材料
        3.2.2 制備方法
        3.2.3 結構表征
        3.2.4 光學性質測試
        3.2.5 光催化性能測試
        3.2.6 電化學及光電化學性能測試
    3.3 三價鈦不同自摻雜程度氧化鈦的光電催化水氧化性能
        3.3.1 結構表征
        3.3.2 光學性質
        3.3.3 光電催化水氧化性能及其機理分析
        3.3.4 小結
    3.4 錳、鐵分別摻雜還原型氧化鈦的光催化水氧化性能
        3.4.1 結構表征
        3.4.2 光學性質
        3.4.3 光催化水氧化反應性能
        3.4.4 小結
    3.5 錳、鐵分別摻雜還原型氧化鈦的光電催化水氧化性能
        3.5.1 光電催化水氧化性能
        3.5.2 機理分析
        3.5.3 小結
    3.6 LDHs修飾摻雜還原型氧化鈦光陽極的光電催化水氧化性能
        3.6.1 鈷鋁、鈷鉻LDHs分別修飾還原型氧化鈦光陽極的光電催化水氧化
            3.6.1.1 光電催化水氧化性能
            3.6.1.2 原因探討
        3.6.2 鈷鋁、鈷鉻LDHs分別修飾錳摻雜還原型氧化鈦光陽極的光電催化水氧化
            3.6.2.1 光電催化水氧化性能
            3.6.2.2 原因探討
        3.6.3 鈷鋁、鈷鉻LDHs分別修飾鐵摻雜還原型氧化鈦光陽極的光電催化水氧化
            3.6.3.1 光電催化水氧化性能
            3.6.3.2 原因探討
        3.6.4 小結
    3.7 本章總結
第四章 LDHS修飾還原型氧化鈦復合光陽極的制備及其光電催化水氧化性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗藥品及主要原材料
        4.2.2 制備方法
        4.2.3 結構表征
        4.2.4 光學性質測試
        4.2.5 電化學及光電化學性能測試
    4.3 含鉻LDHs修飾還原型氧化鈦復合光陽極的光電催化水氧化性能
        4.3.1 鈷鉻、鎳鉻、鋅鉻LDHs分別修飾還原型氧化鈦復合光陽極的制備
        4.3.2 結果與討論
            4.3.2.1 結構表征
            4.3.2.2 光學性質
            4.3.2.3 光電催化水氧化性能
            4.3.2.4 機理探討
        4.3.3 小結
    4.4 含鈷LDHs修飾還原型氧化鈦復合光陽極的光電催化水氧化性能
        4.4.1 鈷鋁、鋅鈷LDHs修飾還原型氧化鈦復合光陽極的制備
        4.4.2 結果與討論
            4.4.2.1 結構表征
            4.4.2.2 光學性質
            4.4.2.3 光電催化水氧化性能
            4.4.2.4 機理探討
        4.4.3 小結
    4.5 含鐵LDHs修飾還原型氧化鈦復合光陽極的光電催化水氧化性能
        4.5.1 鈷鐵、鋅鐵LDHs修飾還原型氧化鈦復合光陽極的制備
        4.5.2 結果與討論
            4.5.2.1 結構表征
            4.5.2.2 光學性質
            4.5.2.3 光電催化水氧化性能
            4.5.2.4 機理探討
        4.5.3 小結
    4.6 鈷鉻、鈷鋁和鈷鐵LDHs修飾樣品的穩(wěn)定性和機理的比較研究
        4.6.1 鈷鉻、鈷鋁和鈷鐵LDHs修飾樣品的法拉第效率和穩(wěn)定性
        4.6.2 鈷鉻、鈷鋁和鈷鐵LDHs修飾樣品OER性能提升的機理比較
    4.7 本章總結
第五章 結論
本論文的創(chuàng)新點
參考文獻
致謝
在讀期間的學術論文情況
作者和導師簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]二氧化鈦納米材料的非均相光催化本質及表面改性（英文）[J]. 溫九清,李鑫,劉威,方岳平,謝君,徐悅華.  催化學報. 2015(12)
[2]TiO2/PTFE改性氟碳防污閃涂層材料的研究[J]. 周永言,鐘嫻,劉嘉文,唐念,朱志平,周藝.  中南大學學報(自然科學版). 2015(02)

碩士論文
[1]三氧化鎢基光電極的制備、表征和光電化學性質研究[D]. 劉艷芳.上海師范大學 2015



本文編號：3645341