二维超薄卤氧化铋纳米片的制备及其光催化性能的研究

发布时间：2024-06-28 19:38

　　近年来,由于煤炭、石油等不可再生能源的过度消耗造成了全球性的能源危机。除此之外,大规模的工业生产活动带来了严重的环境污染问题。因此,当前迫切需要探索有效的方案去应对上述问题。太阳能作为一种取之不尽的可再生能源具有清洁、易获取等优点,使得人们孜孜不倦地探索着如何高效利用太阳能。在这样的背景下,光催化技术应运而生。时至今日,光催化技术已经在水分解产氢/氧、CO₂还原和污染物降解等领域展现出可观的前景。众所周知,光催化技术得以实现的前提在于光催化材料的设计,半导体因制造成本低廉、毒性小、稳定性强等优点成为最受关注的光催化材料之一。除此之外,材料的微观结构对其物理、化学性质有着极大的影响。根据研究表明,当体相材料的厚度降低到原子水平(通常小于5 nm)时,局部原子结构(如配位数、键长、键角和表面原子的无序程度等)会出现明显的变化,由此形成较大比表面积、高表面原子占有比例和量子限域效应等特性,这些特性使得材料具有可调节的能带结构、更短的电荷载流子迁移距离和更高的晶面活性等优点。因此,二维超薄半导体光催化材料的制备一直是光催化领域的研究重点。然而目前大多数合成方法需要较为苛刻...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1液相剥离法制备用于光催化产氢的g-C3N4纳米片的示意图（a），g-C3N4纳米片的原子力显微镜（AFM）照片及相应厚度图（b）[22]

第1章绪论3本堆叠层间的范德华力（见图1.1c-f），从而提高了产率[24,25]。除Li+外，烷基胺、气体分子和结晶水等也可以作为插层物质来削弱堆叠层间的范德华力[26-28]。对于非层状材料而言，首先插入适当的有机分子构筑形成层状杂化中间体，再通过剥离该杂化中间体获取二维超薄....

图1.2热氧化刻蚀法制备g-C3N4纳米片的示意图（a），g-C3N4纳米片的TEM照片（b）

第1章绪论4键合层的不稳定性，Niu等人报道了一种简便的自上而下合成策略，即在空气中对相应体相材料进行热氧化刻蚀处理，最终制备了厚度为2nm的g-C3N4纳米片（见图1.2a-c）[33]。Liu等人利用少量石墨作为催化剂，通过微波处理成功剥离了氧化石墨（见图1.2d-g）[34....

图1.3自组装方法制备金属氧化物纳米片的示意图（a）

第1章绪论5从而制备了一系列二维超薄半导体光催化材料。自组装方法已被广泛用于非层状结构的二维晶体材料的制备[35-38]。在弱相互作用（例如范德华力、氢键和π-π堆积等）的帮助下，原本无序的单体可以在有限的二维空间内链接，从而形成相对有序的平面。例如，Sun等人提出了一种通用且基....

图1.4模板导向法制备TiO2纳米片的示意图（a），TiO2纳米片的TEM（b）、HRTEM（c,d）和SAED照片（e）[43]

第1章绪论6差的结晶性，这将阻碍对其固有性质的深入研究。在这种情况下，定向附着方法可用于制备结晶性更好的二维晶体[39-41]。定向附着是指在有限的二维平面内，通过共享特定的晶面以实现表面能的最小化，从而将单体构建成高度有序的晶体结构（通常为单晶）。Chen等人通过固-液相电弧放....

本文编号：3996581