光催化技術以取之不盡的太陽光為驅動源,將太陽能轉化為化學能,它為解決環(huán)境問題與能源危機提供一種綠色方案。光催化技術的基礎和核心是半導體光催化劑,然而,目前傳統(tǒng)半導體對太陽光的利用率不足5%,在實際應用中仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。因此,開發(fā)能響應寬光譜的新型光催化劑十分必要。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)半導體具有能響應可見光、廉價易得、無毒無害及能帶結構可控等優(yōu)點,使其在光催化領域中得到了研究人員的廣泛關注。但是它同大多數(shù)光催化劑一樣,也存在著一些缺陷和不足,如:光吸收范圍較窄且利用率不高、光生載流子容易重組、光催化活性不高等。通過對其表面改性、調節(jié)能帶結構可有效改善光譜響應能力及加快載流子分離,從而增強催化活性。因此,本論文主要采取以下三種策略:(1)利用堿改性氮化碳,使其表面羥基化,改善其界面催化反應;(2)利用全碳芳香環(huán)結構的有機小分子與尿素共聚合構筑表面無定形碳修飾的氮化碳材料,定向遷移光生電子;(3)利用含有雜原子芳香環(huán)結構的有機小分子與尿素共聚合構筑擁有n-π*電子躍遷的氮化碳材料,拓寬可見光吸收范圍。三種方法逐步改善載流子分離效率、光譜吸...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1光催化技術示意圖

功能化氮化碳材料的構筑及其在光催化中的應用21.2光催化技術與光催化劑1.2.1光催化劑技術早在上世界后半葉，日本東京大學Fujishima和Honda等研究人員發(fā)現(xiàn)有趣的現(xiàn)象：采用二氧化鈦（TiO2）制作的電極可以使用太陽光分解水生成氫氣（H2）。人類首次展示了使用太陽能的新路....

圖1.2太陽能光譜圖[3]

功能化氮化碳材料的構筑及其在光催化中的應用4圖1.2太陽能光譜圖[3]Figure1.2Solarspectrum[3]1.2.2半導體光催化劑經(jīng)過近半世紀的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)了各種類型的光催化劑并應用于各種催化反應研究。這些光催化劑各具特色，如：合適的Eg、合適的CB與VB位置....

圖2.4CN/K/OH/Fe材料中各元素的分布圖（HAADF-TEMmapping）

功能化氮化碳材料的構筑及其在光催化中的應用20圖2.4CN/K/OH/Fe材料中各元素的分布圖（HAADF-TEMmapping）Figure2.4HAADF-TEMmappingimagesfortheCN/K/OH/Fesample2.3.3元素組成與價態(tài)分析為了分析材料表面....

圖2.11CN/K/OH/Fe光催化降解TC的反應機理圖

功能化氮化碳材料的構筑及其在光催化中的應用26結合以上實驗與表征結果，提出了一種可能的催化機理來解釋鐵摻雜表面羥基化g-C3N4的CN/K/OH/Fe復合材料降解TC的過程（圖2.11）。催化劑CN/K/OH/Fe在可見光作用下，被激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對：（1）電子躍遷到CB，并繼....

本文編號：3919518