一维g-C 3 N 4 纳米结构的制备及其光催化产氢性能研究

发布时间：2025-06-21 05:38

　　利用太阳能光催化分解水制氢是解决目前环境污染和能源短缺等问题的重要途径。然而一般的宽带隙半导体由于只对紫外光响应而使太阳能的转化效率受到限制。因此,具有可见光响应的光催化剂受到了研究者的广泛关注。聚合物半导体石墨相氮化碳（g-C₃N₄）具有合适的带隙、无毒性、原料成本低、良好的热力学和化学稳定性等特点而被广泛应用于光分解水制氢,光催化二氧化碳还原,光催化污染物分解和光催化杀菌消毒等方面。然而,g-C₃N₄由于比表面较低、可见光利用率低和光生载流子复合严重等缺陷而导致其光催化活性较差。本文针对g-C₃N₄存在的不足,提出通过超分子前驱体策略制备多孔g-C₃N₄纳米管以及熔盐后处理法制备高结晶度三嗪-七嗪基g-C₃N₄纳米棒,增大材料的比表面并降低其光生电子空穴的复合速率,从而显著提高光催化产氢活性。本文的主要研究内容及结果如下:（1）以三聚氰酸和三聚氰胺质量比为5:1的混合...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 半导体光催化概述
        1.2.1 半导体光催化的基本原理
        1.2.2 半导体光催化的应用
    1.3 石墨相氮化碳(g-C₃N₄)概述
        1.3.1 g-C₃N₄ 的结构与性质
        1.3.2 g-C₃N₄ 的改性
        1.3.3 g-C₃N₄ 的应用
    1.4 本论文的选题依据及研究内容
        1.4.1 本论文的选题依据
        1.4.2 本论文的研究内容
第二章 热聚合三聚氰酸-三聚氰胺制备多孔g-C₃N₄纳米管提高光催化产氢活性
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和实验仪器
        2.2.2 催化剂的合成
        2.2.3光催化产氢实验
        2.2.4 催化剂的光电测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 形貌表征
        2.3.2 结构表征
        2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.4 比表面分析(BET)
        2.3.5 紫外可见漫反射光谱分析(DRS)
        2.3.6 光催化产氢性能测试
        2.3.7 光电流测试
        2.3.8 多孔g-C₃N₄ 纳米管的形成过程
    2.4 本章小结
第三章 热聚合尿素-三聚氰胺制备多孔g-C₃N₄ 纳米管及其高效光催化产氢
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和实验仪器
        3.2.2 催化剂的合成
        3.2.3光催化产氢实验
        3.2.4 催化剂的光电测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 结构表征
        3.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        3.3.4 比表面分析(BET)
        3.3.5 紫外可见漫反射光谱分析(DRS)
        3.3.6 光催化产氢性能测试
        3.3.7 光电流测试
        3.3.8 多孔g-C₃N₄ 纳米管的形成过程
    3.4 本章小结
第四章 高结晶度三嗪-七嗪基g-C₃N₄ 纳米棒的合成及其高效光催化产氢
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂和实验仪器
        4.2.2 催化剂的合成
        4.2.3光催化产氢实验
        4.2.4 催化剂的光电测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌表征
        4.3.2 结构表征
        4.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        4.3.4 比表面分析(BET)
        4.3.5 紫外可见漫反射光谱分析(DRS)
        4.3.6 光催化产氢性能测试
        4.3.7 光电流测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的主要科研成果



本文编号：4051995