隨著社會的快速發(fā)展,城市化進程的加快,能源危機和環(huán)境污染等問題日益凸顯。探索綠色、高效和可再生的新能源載體是當今大多數(shù)科研人員研究的熱門課題。將半導體光催化技術應用于分解水制氫來生產清潔能源和可再生能源的研究有著想當廣泛的應用價值。目前,很多半導體光催化劑被應用于光催化分解水制氫的研究。但是,大多數(shù)的高效的半導體光催化劑都擁有較寬的禁帶寬度,只能在紫外光照射下顯示出光催化活性,不能有效利用太陽能。此外,由于光生電子-空穴對容易復合、氧化還原能力弱、穩(wěn)定性差等因素導致這些光催化劑的活性較低,遠不能達到工業(yè)化生產的水平。為了提高光催化制氫的活性,首先我們選擇了Nb₂O₅和In₂O₃兩種具有不同禁帶寬度的半導體光催化劑進行復合形成Z型Nb₂O₅/In₂O₃光催化體系。形成的Z型光催化體系有三方面優(yōu)勢:(1)可以有效地抑制各自組分中光生電子-空穴對的復合;(2)組成的Z型光催化體系保留了兩種半導體光催化劑中氧化能力較強的...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究的背景和意義
    1.2 光催化技術及其應用
        1.2.1 半導體光催化的基本原理
        1.2.2 光催化分解水制氫
        1.2.3 光催化降解
        1.2.4 光催化還原二氧化碳
        1.2.5 重金屬轉化
    1.3 半導體材料光催化活性的改進途徑
        1.3.1 添加助催化劑
        1.3.2 離子摻雜
        1.3.3 半導體復合
        1.3.4 上轉換發(fā)光劑的復合
        1.3.5 其他提高光催化活性的方法
    1.4 光催化劑的設計和合成
        1.4.1 機械混合法
        1.4.2 水熱溶劑熱法
        1.4.3 沉積-沉淀法
        1.4.4 超聲波/微波輔助合成法
        1.4.5 自組裝法
    1.5 本論文的研究內容與方法
第2章 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化劑的制備
    2.1 實驗試劑與材料
    2.2 實驗儀器
    2.3 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化劑的制備
        2.3.1 上轉換發(fā)光劑Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂納米粒子的制備
        2.3.2 Nb₂O₅溶膠前驅體的制備
        2.3.3 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅溶膠前驅體的制備
        2.3.4 In₂O₃溶膠前驅體的制備
        2.3.5 機械混合(Mechanical-Mixing(M-M))法制備Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化劑
        2.3.6 鍍膜-脫模(Coating-Demoulding (C-D))法制備Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化劑
        2.3.7 鍍膜-脫模(Coating-Demoulding (C-D))法制備Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化劑
        2.3.8 可見光光催化制氫實驗過程
    2.4 光催化劑的表征
第3章 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化劑的分析與表征
    3.1 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ (M-M和C-D)和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/ In₂O₃ (C-D)的XRD分析
    3.2 In₂O₃，Nb₂O₅，Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的SEM分析
    3.3 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃ (C-D)和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ (M-M和C-D)的TEM和HRTEM分析
    3.4 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的EDX分析
    3.5 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的XPS分析
    3.6 In₂O₃，Nb₂O₅和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的紫外-可見漫反射吸收光譜分析
    3.7 上轉換發(fā)光劑Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂的紫外-可見漫反射吸收光譜和光致發(fā)光光譜分析
    3.8 In₂O₃，Nb₂O₅，Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的傅里葉紅外光譜分析
    3.9 In₂O₃，Nb₂O₅，Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃，Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Coating- Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的光致發(fā)光光譜分析
    3.10 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ ，Coating- Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的電化學阻抗分析
    3.11 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ ，Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的瞬態(tài)光電流響應分析
第4章 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化劑的活性研究
    4.1 不同方法制備的光催化劑對光催化制氫活性的影響
    4.2 不同熱處理溫度對光催化制氫活性的影響
        4.2.1 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同熱處理溫度對光催化制氫活性的影響
        4.2.2 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同熱處理溫度對光催化制氫活性的影響
        4.2.3 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的不同熱處理溫度對光催化制氫活性的影響
    4.3 不同熱處理時間對光催化制氫活性的影響
        4.3.1 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同熱處理時間對光催化制氫活性的影響
        4.3.2 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同熱處理時間對光催化制氫活性的影響
        4.3.3 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的不同熱處理時間對光催化制氫活性的影響
    4.4 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化劑的使用次數(shù)對光催化制氫活性的影響
    4.5 光催化制氫機理探討
        4.5.1 Mechanical-Mixing (M-M) 與Coating-Demoulding (C-D) 方法制備的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化劑的制氫機理
        4.5.2 Coating-Demoulding (C-D)方法制備的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化劑的制氫機理
第5章 結論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及參加科研情況



本文編號：3751916