發(fā)布時間：2024-05-12 20:22

　　黑磷(Black phosphorus,BP)是一種新型的二維材料,是磷的類石墨烯的同素異構(gòu)體,其二維的結(jié)構(gòu)使得黑磷能夠被剝離至幾個甚至單個原子層厚度的磷烯。磷烯具有超高的比表面積,以及高的載流子遷移率,同時其禁帶寬度能夠通過層數(shù)進行調(diào)節(jié),這使得黑磷的光響應能夠覆蓋可見到紅外光波段的范圍,可以用于復合光催化劑的開發(fā)。本文主要研究了二維黑磷材料的光催化水解產(chǎn)氫以及其二維層狀結(jié)構(gòu)和零維量子點結(jié)構(gòu)的制備。光催化技術是利用光催化劑在光照下,吸收太陽的光能量,將光能量轉(zhuǎn)化成光生(光誘導)電子空穴,利用光生電子將水還原成氫氣,光生空穴用于將水氧化成氧氣或者將有機物氧化降解。光催化劑能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化為高能量密度的氫氣,氫氣燃燒之后的產(chǎn)物只有水,所以這種技術能夠解決目前由于化石燃料的過度利用而導致的能源危機以及環(huán)境污染問題。本文利用目前應用最廣泛的二氧化鈦(TiO₂)光催化劑和黑磷復合,形成黑磷/二氧化鈦(BP/TiO₂)的異質(zhì)結(jié)。TiO₂屬于寬禁帶半導體,其銳鈦礦結(jié)構(gòu)的能帶達到3.2 eV,使得TiO₂的光響應范...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1單一半導體的光催化反應機理

才能夠?qū)⑺趸a(chǎn)生氧氣。之后的反應包括了電子的運輸和吸收，如圖1.1所示，當體系吸收的光子能量大于半導體的能帶寬度的時候，能產(chǎn)生電子空穴的分離，電子被激發(fā)到導帶上面，在價帶上形成空穴。之后電子和空穴在光催化晶體內(nèi)部傳

圖1.2復合光催化劑的電荷分離機理

圖1.2復合光催化劑的電荷分離機理�；磻倪^程中體系內(nèi)部的電子空穴的復合，后來發(fā)展結(jié)的復合型光催化劑，根據(jù)其組成的半導體的能帶位置

圖1.3復合光催化劑的Z-scheme機理

圖1.3復合光催化劑的Z-scheme機理。據(jù)植物的光合作用的過程，提出了Z-scheme機理半導體由于能帶的關系，能夠結(jié)合形成II型異質(zhì)導體的電子都能夠被激發(fā)到導帶，由于半導體1的

圖1.4常見二維材料的能帶，原子結(jié)構(gòu)以及光響應波段范圍[28]

圖1.4常見二維材料的能帶，原子結(jié)構(gòu)以及光響應波段范圍[28]。1.2.2二維黑磷的性質(zhì)

本文編號：3971846