异质结构金属有机框架化合物的合成及光电催化性能的研究

发布时间：2025-04-18 00:46

　　金属有机骨架(MOF)因具有明确的孔结构和可调控的物理化学性质,被认为是目前最有潜力被开发应用的光催化剂材料之一。相比于与传统的无机光催化剂材料,MOF材料中存在巨大的催化活性位点,其中,Cr基MOF由于其优异的性能而倍受关注。然而,较高的带隙能限制了MIL-101(Cr)在光催化领域的应用。相比之下,具有多能级的上转换纳米粒子(UCNPs)与窄带隙的量子点(CdSe)是制造复合光催化剂有前途的候选物。本文分别将上转换纳米粒子NaGdF4:Yb,Er与量子点颗粒CdSe固定在MOF材料MIL-101(Cr)上,通过二者的协同作用,前者可使异质结构具有荧光调控能力的同时提高紫外光响应的能力,后者则通过电子和空穴的迁移改变复合材料的带隙宽度,两种方法皆可使异质结构复合材料显示出了最高的光电流强度和最佳的罗丹明(RhB)降解能力。1.采用水热法快速高效地制备出一种具有八面体孔隙结构的MOF材料(MIL-101(Cr)),此MOF结构规整且尺寸均一,具有较强的吸附性,使上转换纳米粒子(UCNPs)能够稳定均匀的分布在MIL-101(Cr)表面,获得结构性良好的MIL-101(Cr)/UCNPs复...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 光催化机理
    1.3 金属有机框架材料
        1.3.1 金属有机框架材料简介
        1.3.2 金属有机框架材料的分类
        1.3.3 金属有机框架光催化技术的应用
    1.4 上转换材料(UCNPs)
        1.4.1 上转换材料的发光机理
        1.4.2 上转换材料的合成及应用
            1.4.2.1 上转换材料的合成及制备
            1.4.2.2 上转换纳米粒子的应用
    1.5 CdSe量子点简介
    1.6 MOF基复合材料的简介
        1.6.1 量子点/MOF复合材料
        1.6.2 上转换粒子/MOF复合材料
    1.7 课题的研究内容及意义
第二章 实验材料及分析方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 结构及性能表征
    2.4 材料性质研究方法
        2.4.1 物相与晶相结构分析(XRD,TEM)
        2.4.2 光学性能测定(PL)
        2.4.3 光电流响应测定
        2.4.4 光催化染料降解测试
        2.4.5 Mott-Schottky曲线测试
第三章 MIL-101(Cr)/NaGdF₄:Yb,Er复合光催化剂的合成及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器及原料
        3.2.2 上转换纳米粒子NaGdF₄:Yb,Er的合成
        3.2.3 MIL-101(Cr)八面体纳米晶的合成
        3.2.4 MIL-101(Cr)/NaGdF₄:Yb,Er复合材料的合成
        3.2.5 MIL-101(Cr)/NaGdF₄:Yb,Er复合光催化剂的表征
    3.3 合成过程中样品形貌及物相分析
        3.3.1 MIL-101(Cr)/UCNPs合成策略
        3.3.2 MIL-101(Cr)/UCNPs的 XRD分析
        3.3.3 MIL-101(Cr)/UCNPs的 TEM及 EDS分析
        3.3.4 MIL-101(Cr)/UCNPs的 FTIR分析
    3.4 MIL-101(Cr)/UCNPs复合材料的光学性能分析
        3.4.1 MIL-101(Cr)/UCNPs的紫外吸收
        3.4.2 MIL-101(Cr)/UCNPs的上转换荧光
    3.5 MIL-101(Cr)/UCNPs复合材料的光催化作用机制
        3.5.1 MIL-101(Cr)/UCNPs的光电流及下转换荧光测试
        3.5.2 MIL-101(Cr)/UCNPs的光催化性能研究
        3.5.3 MIL-101(Cr)/UCNPs的光催化稳定性
        3.5.4 MIL-101(Cr)/UCNPs的光催化机理
    3.6 本章小结
第四章 CdSe QDs@MIL-101(Cr)复合材料的制备及光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 试验试剂及仪器
    4.3 复合材料CdSe QDs@MIL-101(Cr)的制备策略
        4.3.1 MIL-101(Cr)的制备
        4.3.2 CdSe量子点的合成
        4.3.3 CdSe QDs@MIL-101(Cr)复合材料的合成
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 CdSe QDs@MIL-101(Cr)的透射电镜分析
        4.4.2 CdSe QDs@MIL-101(Cr)紫外-可见光谱
        4.4.3 CdSe QDs@MIL-101(Cr)荧光(PL)光谱分析
        4.4.4 CdSe QDs@MIL-101(Cr)的光电流及光催化分析
        4.4.5 CdSe QDs@MIL-101(Cr)的光催化机理
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢



本文编号：4040254