本文選題：光催化　切入點：Z型　出處：《上海電力學(xué)院》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：環(huán)境污染和能源問題是當(dāng)今人類社會面臨的兩大挑戰(zhàn),也是我國現(xiàn)代化道路上必然需要解決的重大課題。光催化材料可以有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,同時分解水獲得清潔可再生的氫能源,這對解決能源問題和環(huán)境問題有著重要的意義。然而傳統(tǒng)光催化材料在光反應(yīng)過程中往往很難將水同時分解為氫氣和氧氣,因此需要加入犧牲試劑來保證制氫反應(yīng)的進行。犧牲試劑的加入提高了反應(yīng)的成本,也限制了光催化材料在制氫領(lǐng)域的應(yīng)用。氧化石墨烯具有很大的比表面積和很高的電子傳輸效率,將其與光催化材料復(fù)合以提高光催化性能的研究已有報道,通過采用兩種不同的光催化材料與氧化石墨烯復(fù)合,將氧化石墨烯作為電子介體形成Z型結(jié)構(gòu),使制氫反應(yīng)和制氧反應(yīng)反別在不同光催化材料表面進行,達到光催化分解純水的目的。但是由于氧化石墨烯很難有效地與光催化材料復(fù)合,如何改變氧化石墨烯與光催化材料的負(fù)載方式,提高氧化石墨烯傳遞光生電子的效率仍然是一大難題。本文通過改變氧化石墨烯復(fù)合光催化材料的方式,以及對不同電子介體,石墨烯材料的不同還原狀態(tài),對氧化石墨烯基Z型光催化系統(tǒng)的影響展開研究,得到了以下主要結(jié)果:(1)采用簡單溶劑熱法制備CdS/GO復(fù)合材料。通過DMF的加入提高了氧化石墨烯在Cd2+離子作用下的穩(wěn)定性,使得CdS納米顆�？梢跃鶆虻呢�(fù)載在氧化石墨烯表面,同時由于溶劑作用與Cd2+離子的共同作用,氧化石墨烯產(chǎn)生了褶皺,提高了CdS納米顆粒與氧化石墨烯的接觸性,降低了氧化石墨烯與CdS納米顆粒直接的接觸電阻,提高了光生電子-空穴對的分離效率。采用原位負(fù)載的CdS/GO復(fù)合材料比機械負(fù)載的Cd S/GO復(fù)合材料的光催化活性高出了1.3倍。同時,研究還顯示在DMF:水為4:1,氧化石墨烯含量為5wt%時,Cd S/GO復(fù)合材料擁有最高的光催化活性。(2)將溶劑熱法制備CdS/GO復(fù)合材料與BiVO4,WO3,Ag3PO4復(fù)合得到的Z型結(jié)構(gòu)的光催化系統(tǒng)的性能進行了研究,并成功實現(xiàn)了純水分解同時獲得了氫氣和氧氣。結(jié)果表明:Ag3PO4有較高的光催化活性,但是自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性很差,BiVO4比WO3擁有更高的光催化活性。不同的電子介體對Z型光催化系統(tǒng)的活性有著明顯的影響,其中光反應(yīng)條件下原位還原的氧化石墨烯比預(yù)還原的氧化石墨烯有更好的電子傳遞效果。而在加入離子型電子介體的情況下,氧化石墨烯還原程度更高,形成的Z型系統(tǒng)有更高的光催化活性,同時電子介體的濃度也對Z型光催化系統(tǒng)的活性有重要的影響。(3)通過高溫將酚醛樹脂石墨化的方法得到了核殼結(jié)構(gòu)的Cd S-G材料,并將其與BiVO4復(fù)合,形成Z型光催化系統(tǒng)進行了研究。Cd S表面形成2-4nm后的石墨烯層,石墨烯與CdS顆粒形成了很好的接觸。CdS-G/BiVO4復(fù)合材料在不含I-/IO3-的情況下就有比CdS/GO/BiVO4更高的光催化活性。且由于生成的石墨烯石墨化程度很高,缺陷濃度低,不需要進一步光還原就有很高的大光生電子分離效率,因此具備了很好的催化穩(wěn)定性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海電力學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ116.2;TQ426

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本文編號：1582514