2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、伴隨著近年來CO2在大氣中含量的逐年遞升,它所帶來的環(huán)境問題也愈發(fā)凸顯,由于CO2是溫室氣體的主要組成部分,所以溫室效應越來越嚴重,另外還有海水酸化、冰川融化、自然災害嚴重等問題也在不斷惡化。對于CO2傳統(tǒng)的處理方法盡管有一定效果,但是存在能源消耗過大和二次污染的弊端。因此通過對比發(fā)現,光電催化對于CO2的處理,不僅高效而且能耗較少,更為關鍵的一點是不會造成二次污染。
  對于光電催化還原CO2的關鍵是對于催化劑的選擇。由于CO2

2、的分子呈三原子直線型,偶極矩為零,非常穩(wěn)定,必須經過活化才能參與各種反應。網狀玻碳板(RVC)具有良好的導電性與透光性、比重輕、強度高、比表面積大且耐腐蝕等優(yōu)點,為其作為催化電極的基底材料奠定了良好的基礎。盡管RVC的導電性良好,但是其對于CO2的催化還原能力效果較差,因此只有與其它材料進行復合才能進行高效的催化反應。因而我們通過設計與探究,制備出了In2S3NFs/RVC、In2S3 NPs/RVC和DyInS3 NPs/RVC三種復

3、合電極,并將它們應用于CO2的催化還原實驗。
  In2S3作為Ⅱ-Ⅲ族的硫化物,是一種典型的n型半導體材料,由于禁帶寬度相對較低,能夠對于更寬波長的紫外可見光都有響應,因此作為一種光敏材料,已經被廣泛應用于電池及電視顯像管等。我們利用硫脲作為硫源,InCl3·4H2O作為銦源,使用水熱合成法,通過對于反應時間和溫度的調控制備出了In2S3納米花(In2S3 NFs),利用浸漬法負載于RVC上,然后對于CO2進行光電催化還原研究。

4、通過實驗得出,盡管其對CO2的光電催化較為明顯,但是光電轉化效率較低,并且產物產率不高。
  由于材料本身的尺寸、形貌以及晶型結構等對于其性質也有重要影響,這些都與合成的方法與條件有著重要關聯(lián)。為了制備出對于CO2具有高效催化能力的In2S3納米材料,使用二苯基硫脲作為硫源,利用溶劑熱界面合成法,使得In2S3納米材料在油水界面趨向生長。最終制備出光電催化效果較好的In2S3納米粒子(In2S3 NPs),然后與RVC復合。通過實

5、驗發(fā)現,In2S3 NPs/RVC與In2S3 NFs/RVC相比的光電轉化效率提高比例為23%,主要還原產物甲醇的產率提高了1.4倍。
  盡管In2S3 NPs/RVC的光電協(xié)同催化效果得到了進一步提升,但是由于In2S3的自身導電性較差,盡管RVC具有良好的導電性,但是光生電子和還原電子不能夠得到良好的傳輸,因此為了提高電極自身的電催化活性,引入了稀土元素Dy對其進行催化劑改性。實驗中利用溶劑熱界面還原反應,將Dy3+與In

6、3+按摩爾比1:1的比例進行摻雜,然后進行反應。通過控制反應條件,制備出了直徑約為25 nm的DyInS3納米球(DyInS3 NPs),通過對于DyInS3 NPs/RVC的光電催化性能的研究發(fā)現,通過摻雜Dy,電極的電阻值有了大幅度降低,法拉第電流效率由原來的25.9%提高到了55.3%,禁帶寬度降低至1.78 eV,對于可見光的吸收范圍更大,另外對于還原產物甲醇的選擇性良好并且產率高達12.35 mmol L-1cm-2。所制備的

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