自人類步入21世紀(jì),太陽能的綜合利用被認(rèn)為是解決全球能源問題、提高人類生活水平的有力策略之一,將太陽能轉(zhuǎn)化為可直接利用的能源形式是各國研究者們競逐的目標(biāo)。自光催化技術(shù)被開發(fā)以來,采用催化劑將水裂解為氫氣（H₂）和氧氣（O₂）的光催化H₂生產(chǎn)技術(shù)能將時空分布不連續(xù)、難以直接運用的太陽能轉(zhuǎn)化為可儲蓄運輸、能量密度高且能直接利用的氫能,有望成為一種新的能源轉(zhuǎn)換方式。黑磷（BP）是一種新型的無機非金屬材料,具備光吸收范圍廣、載流子遷移速率高、能帶結(jié)構(gòu)可調(diào)諧等特點,近年來成為了光催化和電催化研究領(lǐng)域的新興研究對象之一。但是,BP具有快速的光生載流子重組速率、光生電子濃度較低以及環(huán)境條件下穩(wěn)定性不足的缺點,使其暫時無法達(dá)到實際光催化產(chǎn)氫應(yīng)用的要求。而金屬氧化物擁有易于制備、良好的光催化性能以及穩(wěn)定性,是一類適合與BP進(jìn)行復(fù)合的材料。為了克服BP的缺點、進(jìn)一步開發(fā)BP的光催化H₂產(chǎn)出性能,本文將BP與金屬氧化物進(jìn)行匹配,通過構(gòu)建合適的異質(zhì)結(jié)提升BP材料的H₂產(chǎn)出活性以及穩(wěn)定性,并采用一系列的... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化劑分解水制氫的基本原理圖

黑磷復(fù)合物光催化劑的制備及其可見光分解水性能的研究的變化對其產(chǎn)氫活性產(chǎn)生明顯的影響[43]。當(dāng)陽離子摻雜到 TiO2中時，會在其帶隙中引入中間能級，從而使TiO2具備吸收可見光的能力，提高其H2產(chǎn)出的活性；當(dāng)陰離子摻雜到 TiO2中時，其 VB 一般會向上移動，使 TiO2的 Eg變窄，進(jìn)一步增加其光吸收范圍，到達(dá)提高其 H2產(chǎn)率的目的。因此，材料的能帶結(jié)構(gòu)對其催化活性具有顯著的調(diào)控作用。

高、光催化活性較低等問題的策略之一[111-113]。異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建主要是將兩種或以上的材料通過復(fù)合的手段形成緊密的結(jié)構(gòu)，使兩種材料之間具備電荷交流的能力。常見的異質(zhì)結(jié)構(gòu)建方法有：水（溶劑）熱法[91; 114]、溶膠-凝膠法[115]等。如圖所示，根據(jù)構(gòu)成異質(zhì)結(jié)材料的價導(dǎo)帶位置的不同，可把異質(zhì)結(jié)歸為三類：（1）Ⅰ型異質(zhì)結(jié)，B 材料的 CB 和 VB 位置都位于 A 材料的中間。這種異質(zhì)結(jié)的電荷傳輸模式主要以 A 材料的 e-和 h+都往 B 材料方向流動為主，使 A 材料的光生電荷高效分離；（2）Ⅱ型異質(zhì)結(jié)，B 的 CB 和 VB 位置比 A 的要正，形成如圖的交錯模式。這類異質(zhì)結(jié)的電荷傳遞模式有兩種:①A 的 CB 位置與 B 的 VB 位置相距較遠(yuǎn)，e-從 A 流向 B，h+從 B 流向 A，達(dá)到光生電荷的有效分離；②A 材料的導(dǎo)帶位置與 B 材料的價帶位置相距較近，A 材料的 h+與 B 材料的 e-直接復(fù)合，分別留下 e-和 h+參與相應(yīng)的還原及氧化反應(yīng)，該種異質(zhì)結(jié)也成為 Z 型異質(zhì)結(jié)；（3）Ⅲ型異質(zhì)結(jié)，B 材料的 CB 位置比 A 材料的 VB 位置更正，光生電荷的傳輸模式與上述 Z 型異質(zhì)結(jié)相似，利于光生電荷的分離。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3603325