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基于有机-无机钙钛矿光催化剂的设计、设备及性能研究

发布时间:2023-02-03 19:53
  氢能是一种新型能源载体,被认为是人类未来最具发展潜力的新型能源。以太阳光为原始驱动力的光催化制氢是一种直接将太阳辐射能转化为化学能的技术,可以从根本上解决能源短缺和环境污染问题。光催化分解氢卤酸(HX)是一种理想的产氢技术,相较于传统水分解,它具有许多特别的优势,包括较高的太阳能-氢能理论转化效率,较低的过电位要求以及能够同步生成高附加值的卤素化学品等。以MAPbI3为代表的有机-无机钙钛矿一类材料具有高消光系数、高载流子迁移率、长载流子扩散距离等特性,与光催化反应对材料的要求完美匹配,但因其在水环境中极端不稳定的特性限制了其在光催化领域的应用。本论文通过离子掺杂和助催剂负载,获得了低成本、工艺结构简单的新型光催化剂,将其应用到光催化HX产氢研究中,获得了具有高效光能转换性能且水相稳定的钙钛矿-HX体系,并对其微观反应过程和制氢性能增益机制进行研究。主要研究结论如下:(1)采用一步结晶法制备了稳定的杂化钙钛矿材料MAPb(I1-xBrx)3,并通过介质环境的调变,保证了 MAPb(I1-xBrx)3在反应过程中结构组成的稳定性。在可见光驱动的HI/HBr产氢体系中,没有Pt作为助催剂的... 

【文章页数】:93 页

【学位级别】:硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 光催化分解氢卤酸技术
        1.2.1 光催化分解氢卤酸的基本原理
        1.2.2 光催化分解氢卤酸的影响因素
    1.3 钙钛矿材料
        1.3.1 钙钛矿材料概述
        1.3.2 单一组分钙钛矿
        1.3.3 混合离子钙钛矿
    1.4 钙钛矿-氢卤酸光催化体系
        1.4.1 体系的研究进展
        1.4.2 体系的设计原理和反应过程
        1.4.3 性能优化
    1.5 选题依据及意义
第二章 实验涉及主要试剂、设备和表征方法
    2.1 实验涉及的主要试剂和设备
    2.2 样品表征测试
        2.2.1 晶体结构表征
        2.2.2 光谱分析
        2.2.3 形貌表征
        2.2.4 元素和结构表征
        2.2.5 光电性能测试
        2.2.6 产氢测试
        2.2.7 材料稳定性测试
        2.2.8 Zeta电位测试
        2.2.9 功函数表征
第三章 溴掺杂钙钛矿的合成、表征及其光催化HI性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验和计算部分
        3.2.1 溴掺杂钙钛矿的制备
        3.2.2 溴掺杂钙钛矿的表征
        3.2.3 光催化介质的制备
        3.2.4 光催化性能测试
        3.2.5 计算方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 溴掺杂钙钛矿的表征结果
        3.3.2 溴掺杂钙钛矿的光催化产氢性能
        3.3.3 溴掺杂钙钛矿的稳定性测试
        3.3.4 机理探究
    3.4 本章小结
第四章 Ni_3C/MAPbI_3复合光催化剂的合成、表征及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Ni_3C/MAPbI_3的制备
        4.2.2 Ni_3C/MAPbI_3的表征
        4.2.3 光催化性能测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 Ni_3C/MAPbI_3的表征结果
        4.3.2 Ni_3C/MAPbI_3的光催化产氢性能
        4.3.3 Ni_3C/MAPbI_3的稳定性测试
        4.3.4 机理探究
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
附件


【参考文献】:
期刊论文
[1]第一性原理研究混合钙钛矿CH3NH3PbxSn1-xI3结构及光电特性[J]. 鲁效庆,赵兹罡,李可,魏淑贤,瞿媛媛,牛永强,刘学锋.  物理化学学报. 2016(06)



本文编号:3734679

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