可见光响应氮（氧）化物光催化/光电化学分解水活性的研究

发布时间：2024-04-02 02:01

　　通过直接利用太阳能光催化分解水制氢,对于解决目前人类面临的能源和环境危机具有重要意义。大部分传统的光催化剂只能响应紫外光,而紫外光在太阳光能谱中所占份额远远小于可见光,因此开发可见光响应的光催化剂有重要意义。为了开发高效的可见光响应的光催化剂,本文采用高温固相还原法制备了系列氮(氧)化物,并对其进行表征,研究其光催化性能。主要研究工作及成果有:(1)在制备过程中,研究了1500℃高温预处理Ta2O5进行对制备TaON和Ta3N5的影响,同时考察了Mg,Zr掺杂Ta3N5和BaTaO2N的制备条件,并通过电泳沉积法制备出了以FTO为基体的不同的光电极薄膜材料。(2)对制备得到的样品进行了XRD,UV-Vis以及SEM等相关表征。结合表征数据可知,经过高温预处理Ta2O5制备的TaON和Ta3N5的粒子的粒径明显变大,说明高温使粒子发生了某种程度聚合,而且其吸收边均拓展到可见光区,可以响应可见光。Mg,Zr掺杂的Ta3N5和BaTaO2N的吸收边出现明显的蓝移,这表明掺杂改变了二者的帯隙。(3)在三电极分解水体系中考察了其光催化活性。结果表明,经过高温预处理Ta2O5制备的光电极活性高于那...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 光催化/光电化学分解水
    1.3 光催化剂的发展概况
        1.3.1 能带工程
        1.3.2 表面助催化剂
        1.3.3 敏化
        1.3.4 纳米设计
        1.3.5 多光子分解水
    1.4 新型氮(氧)化物光催化剂的研究现状
    1.5 课题的研究目的及意义
第二章 氮(氧)化物光电极材料的制备
    2.1 引言
        2.1.1 溅射法
        2.1.2 热蒸发法
        2.1.3 化学气相沉积法
        2.1.4 溶胶凝胶法
        2.1.5 阳极氧化法
        2.1.6 电化学沉积法
        2.1.7 水热法
    2.2 实验仪器及药品
        2.2.1 主要实验仪器
        2.2.2 主要的实验药品
    2.3 催化剂制备流程
        2.3.1 粉体材料的制备
        2.3.2 光电极薄膜的制备
        2.3.3 光电极材料的修饰
    2.4 催化剂制备条件的考察
        2.4.1 反应温度对样品制备的影响
        2.4.2 气体流量对样品制备的影响
        2.4.3 高温预处理对样品制备的影响
    2.5 催化剂的表征
        2.5.1 X-射线衍射分析(XRD)
        2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.3 紫外-可见(UV-Vis)光谱分析
    2.6 光催化活性评价实验
        2.6.1 反应装置的搭建
        2.6.2 光电化学的测试方法
第三章 光催化剂的表征
    3.1 物相表征
        3.1.1 TaON
        3.1.2 Ta₃N5

        3.1.3 BaTaO₂N(Mg，Zr)
        3.1.4 Ta₃N₅(Mg，Zr)
    3.2 光吸收特性
        3.2.1 TaON
        3.2.2 Ta₃N₅

        3.2.3 Ta₃N₅(Mg，Zr)
        3.2.4 BaTaO₂N(Mg，Zr)
    3.3 形貌特性
        3.3.1 TaON
        3.3.2 Ta₃N₅

        3.3.3 Ta₃N₅(Mg，Zr)
    3.4 本章小结
第四章 光电化学分解水活性测试
    4.1 引言
    4.2 光电化学活性测试
        4.2.1 氮(氧)化物光电化学分解水的活性研究
        4.2.2 经过后处理的光电极的电化学活性
        4.2.3 助催化剂修饰光电极活性研究
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的科研成果



本文编号：3945644