能源與環(huán)境問題已成為21世紀人類面臨的重大問題。氫能是新型清潔能源,本課題制備不同結(jié)構的WS₂/C₃N₄復合催化劑,實現(xiàn)光電催化析氫分解水的目的。兩種催化劑復合后,在界面處形成異質(zhì)結(jié)構,能夠提高其光電催化析氫性能。本課題采用兩種方法制備不同形貌的復合催化劑：電沉積法、煅燒法。通過分析不同條件下制備催化劑的結(jié)構與性能,得到最佳制備條件。采用電沉積方法制備出WS₂/C₃N₄雙層結(jié)構復合催化劑,片層WS₂與C₃N₄之間形成的異質(zhì)結(jié)構促進了C₃N₄光生電子空穴對的分離。通過控制電沉積WS₂的條件：沉積時間、前驅(qū)體濃度、電解質(zhì)溶液pH,可以實現(xiàn)對復合催化劑性能的調(diào)控。測試得出最優(yōu)沉積條件電解液溫度70℃、前驅(qū)體濃度2mmol/1、沉積時間120s、pH=8.5。該條件下制備的WS₂/C₃N

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【學位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光電化學制氫原理
        1.2.2 光電化學分解水制氫氣途徑
        1.2.3 C₃N₄光催化劑的研究進展
        1.2.4 WS₂電催化劑的研究進展
    1.3 本論文的研究目的及意義
    1.4 本論文的研究內(nèi)容
第二章 實驗條件及實驗方法
    2.1 實驗試劑與儀器設備
    2.2 復合催化劑形貌及結(jié)構表征方法
        2.2.1 衍射X射線頻譜儀(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 X射線光電子能譜儀(XPS)
        2.2.5 紫外-可見分光光度計(UV-vis)
        2.2.6 熒光分光光度計(PL)
    2.3 復合催化劑光電催化性能測試方法
        2.3.1 工作電極的制備
        2.3.2 光電流響應測試
        2.3.3 析氫極化曲線測試
第三章 雙層結(jié)構WS₂/C₃N₄復合催化劑的制備及其光電催化析氫性能研究
    3.1 引言
    3.2 WS₂/C₃N₄復合催化劑的制備
        3.2.1 片層狀WS₂的制備
        3.2.2 多孔類石墨烯型C₃N₄的制備
        3.2.3 雙層WS₂/C₃N₄復合催化劑的制備
    3.3 WS₂/C₃N₄復合催化劑的結(jié)構及形貌表征
        3.3.1 晶型及微觀結(jié)構分析
        3.3.2 表面成分及元素化合態(tài)分析
        3.3.3 表面形貌的表征及影響因素
    3.4 WS₂/C₃N₄復合催化劑的光學性能研究
        3.4.1 紫外可見光吸收性能的影響因素分析
        3.4.2 PL熒光強度的影響因素
    3.5 WS₂/C₃N₄復合催化劑的光電催化析氫性能研究
        3.5.1 前驅(qū)體濃度對復合催化劑光電催化性能的影響
        3.5.2 沉積時間對復合催化劑光電催化性能的影響
        3.5.3 電解液pH對復合催化劑光電催化性能的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 一步法制備負載型WS₂/C₃N₄復合催化劑及其光電催化析氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 WS₂/C₃N₄粉末的制備
    4.3 WS₂/C₃N₄粉末復合催化劑的結(jié)構及形貌表征
        4.3.1 XRD表征及分析
        4.3.2 孔結(jié)構表征及分析
        4.3.3 表面元素化合態(tài)分析
        4.3.4 催化劑表面形貌表征
    4.4 WS₂/C₃N₄粉末復合催化劑的光學性能研究
        4.4.1 紫外可見光吸收性能的影響因素分析
        4.4.2 電子分離效率的影響因素
    4.5 WS₂/C₃N₄粉末復合催化劑的光電催化析氫性能研究
        4.5.1 煅燒溫度對復合催化劑光電催化性能的影響
        4.5.2 WS₂含量對復合催化劑光電催化性能的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 WS₂/C₃N₄/GO三元復合催化劑的制備及其光電催化析氫性能研究
    5.1 引言
    5.2 WS₂/C₃N₄/GO粉末復合催化劑的制備
    5.3 WS₂/C₃N₄/GO粉末復合催化劑的結(jié)構及形貌表征
        5.3.1 XRD表征及分析
        5.3.2 TEM表征
    5.4 WS₂/C₃N₄/GO粉末復合催化劑的光學性能研究
        5.4.1 Uv-vis紫外可見光吸收性能測試及分析
        5.4.2 PL熒光光譜測試及分析
    5.5 WS₂/C₃N₄/GO粉末復合催化劑的光電催化析氫性能研究
        5.5.1 復合催化劑光電催化性能的比較
        5.5.2 煅燒溫度對復合催化劑光電催化性能的影響
    5.6 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者與導師簡介
北京化工大學專業(yè)學位碩士研究生學位論文答辯委員會決議書



本文編號：4039721