TiO 2 纳米管阵列薄膜基复合材料光电催化性能研究

发布时间：2022-12-05 18:09

　　将太阳能转换为可储存的燃料对实现CO₂减排,摆脱传统化石燃料的依赖以及保护环境具有重要意义。其中,光电催化分解水制氢是实现太阳能向化学能转换的有效途径之一,构建低成本、高效的光电极是现阶段研究的重点。二氧化钛（TiO₂）光电极因储量丰富、化学稳定性好、无毒等优点受到广泛研究,增强其光学和电学性能,提高其光电催化活性是当前研究的焦点。本文以TiO₂纳米管阵列薄膜（TiO₂ Nanotube Arrays,TiO₂ NTAs）为研究载体,在其表面负载碳材料、贵金属纳米颗粒和窄禁带半导体等以增强其光电催化性能。主要研究内容和结果如下:（1）首先采用阳极氧化法得到TiO₂ NTAs,随后借助水热法在TiO₂ NTAs表面覆盖碳膜（C/TiO₂ NTAs）,观察发现该碳膜均匀的负载在TiO₂ NTAs表面,其厚度约3 nm。碳膜的引入不仅可以有效拓展TiO₂的光响应范围,而且实验... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 TiO_2的结构与特性
        1.2.1 TiO_2的晶体与能带结构
        1.2.2 TiO_2的光电催化原理
        1.2.3 TiO_2纳米管阵列薄膜的特性
    1.3 TiO_2纳米管阵列薄膜的应用研究
        1.3.1 光电催化分解水制氢
        1.3.2 光电催化降解有机物
        1.3.3 染料敏化太阳能电池
        1.3.4 超级电容器
        1.3.5 其它方面
    1.4 TiO_2纳米管阵列薄膜的改性研究
        1.4.1 离子掺杂
        1.4.2 半导体-半导体异质结构建
        1.4.3 沉积等离子体金属
        1.4.4 负载碳基材料
    1.5 本文的选题思路、研究内容及创新点
        1.5.1 选题思路
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 创新点
第二章C/TiO_2 NTAs的制备及其光电催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 仪器与试剂
        2.2.2 材料表征
        2.2.3 样品制备
        2.2.4 光电性能测试
        2.2.5 光催化分解水产氢性能研究
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 X射线粉末衍射分析
        2.3.2 扫描电子显微镜和X射线能谱分析
        2.3.3 透射电子显微镜分析
        2.3.4 傅里叶红外光谱分析
        2.3.5 紫外-可见漫反射光谱分析
        2.3.6 光致发光光谱和光电性能分析
        2.3.7 光催化分解水制氢性能研究
        2.3.8 光电催化机理研究
    2.4 本章小结
第三章 Au/C/TiO_2 NTAs与C/Au/TiO_2 NTAs的制备及其光电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器与试剂
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 样品制备
        3.2.4 光电性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 X射线粉末衍射分析
        3.3.2 扫描电子显微镜和X射线能谱分析
        3.3.3 透射电子显微镜分析
        3.3.4 X射线光电子能谱分析
        3.3.5 紫外-可见漫反射光谱分析
        3.3.6 光电性能分析
        3.3.7 光电催化机理研究
    3.4 本章小结
第四章 ZnSe/C/TiO_2 NTAs的制备及其光电催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 仪器与试剂
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 样品制备
        4.2.4 光电性能测试
        4.2.5 光电催化分解水产氢性能研究
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 X射线粉末衍射分析
        4.3.2 扫描电子显微镜和X射线能谱分析
        4.3.3 透射电子显微镜分析
        4.3.4 X射线光电子能谱分析
        4.3.5 紫外-可见漫反射光谱分析
        4.3.6 光电性能和光致发光光谱分析
        4.3.7 光电催化制氢性能研究
        4.3.8 光电催化机理研究
    4.4 本章小结
第五章 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 建议
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化钛基Z型光催化剂综述（英文）[J]. 戚克振,程蓓,余家国,Wingkei Ho.  催化学报. 2017(12)
[2]中国能源状况和新能源产业发展方向与亮点[J]. 周大地.  中国经贸导刊. 2017(03)
[3]Multifarious roles of carbon quantum dots in heterogeneous photocatalysis[J]. Kang-Qiang Lu,Quan Quan,Nan Zhang,Yi-Jun Xu.  Journal of Energy Chemistry. 2016(06)

博士论文
[1]我国煤炭产业供给侧改革与发展路径研究[D]. 吴达.中国地质大学(北京) 2016



本文编号：3710104