高效光催化材料的構(gòu)筑及其光生電子定向傳輸機制研究.pdf

1、分類號：分類號：TB30單位代碼：單位代碼：11407密級：公開學(xué)號：密級：公開學(xué)號：20137127北方民族大學(xué)碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文高效光催化材料的構(gòu)筑及其光生電子定向傳輸機制研究StudiesontheDirectionalTransmissionMechanismofPhotoinducedElectronsthePreparationofEfficientPhotocatalysts學(xué)位申請人：郝旭強學(xué)位申請人：郝旭強指導(dǎo)教

2、師：靳治良研究員指導(dǎo)教師：靳治良研究員申請的學(xué)位門類：工學(xué)碩士申請的學(xué)位門類：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：材料物理與化學(xué)專業(yè)名稱：材料物理與化學(xué)研究方向：光催化分解水制氫研究方向：光催化分解水制氫所在學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院所在學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院論文完成日：論文完成日：2016年3月摘要I摘要摘要光催化分解水制氫是實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)化和儲存的有效途徑之一，而增強光生電子空穴的分離效率、誘導(dǎo)光生電子定向遷移又是提高光催化劑產(chǎn)氫活性研究中關(guān)注的關(guān)鍵科

3、學(xué)問題。本論文從強化光生電荷分離、誘導(dǎo)光生電子定向遷移以提高光催化制氫效率為主要研究焦點，以新型二維石墨烯（Graphene）碳材料在染料敏化光誘導(dǎo)分解水制氫中的應(yīng)用為切入點，設(shè)計并構(gòu)建了基于石墨烯、石墨烯氮化碳（gC3N4）復(fù)合材料為電子受體和傳遞介質(zhì)的新型高效的光敏化半導(dǎo)體分解水制氫反應(yīng)體系，較為系統(tǒng)地研究了硼氧配陰離子和甲基紫精（MV2）在促進光生電荷分離和定向遷移過程中的作用機制，研究了催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和晶面效應(yīng)在促進電荷分離方

4、面的特殊貢獻，從理論和實驗兩個層面探討并驗證了催化劑的設(shè)計和改性方式對提高光催化產(chǎn)氫活性的關(guān)系，取得了如下創(chuàng)新性成果：1.高效染料敏化金屬氧化物高效染料敏化金屬氧化物石墨烯光催化還原水制氫體系的構(gòu)建石墨烯光催化還原水制氫體系的構(gòu)建原位引入電子傳遞劑以改善光催化制氫反應(yīng)體系的光生電子遷移特性、遷移方式和光催化活性位點等，促使光生電子與空穴有效分離，提高光催化劑的可見光產(chǎn)氫活性。以熒光素類染料曙紅（EY）為光敏劑，石墨烯為電子傳遞介質(zhì)和催化

5、劑載體，硼氧配陰離子和甲基紫精（MV2）為電子受體和傳遞劑構(gòu)建了高效、可見光響應(yīng)的光敏劑石墨烯金屬氧化物光催化還原水制氫體系。進而研究石墨烯的結(jié)構(gòu)、敏化劑與電子傳遞劑之間的相互作用。利用光電化學(xué)和光譜分析深入討論了電子傳遞劑促進光生電荷分離和轉(zhuǎn)移的作用機制。該部分工作主要有：（1）研究了石墨烯材料作為電子傳遞和催化劑載體，硼氧配陰離子為電子受體和傳遞劑構(gòu)建高效染料敏化還原水制氫體系的有效性。基于石墨烯優(yōu)異的電子傳輸性能，以EY為光敏劑吸