幾種高活性納米復(fù)合光催化劑的制備及其可見光活性研究.pdf

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論幾種高活性納米復(fù)合光催化劑的制備及其可見光活性研究作者姓名：學(xué)科專業(yè)：導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：王萬勝納米化學(xué)徐安武教授二。一四年五月文摘要摘要半導(dǎo)體光催化技術(shù)在解決當(dāng)前能源和環(huán)境問題方面有望成為最有效方式之一，通過將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的光解水技術(shù)可以解決化石能源枯竭的危機(jī)，而光催化降解清除有毒污染物將成為解決環(huán)境問題的廉價(jià)可行的途徑。然而研究較多的傳統(tǒng)的光催化材料大部分都是寬禁帶光催化劑，只能被紫外光區(qū)被激發(fā)，而紫

2、外光只占整個(gè)太陽(yáng)光區(qū)的4％左右，相反可見光則占太陽(yáng)光能量的約46％，因此研究和探索新的可見光響應(yīng)的光催化材料是目前函待解決的關(guān)鍵所在。為了使光催化劑能更好的利用太陽(yáng)光，一般有兩種方法去開發(fā)可見光響應(yīng)的光催化劑。一是通過金屬或非金屬元素的摻雜的方式在導(dǎo)帶和價(jià)帶之間引入中間能級(jí)，使其吸收向著可見光的吸收范圍移動(dòng)。另一種方法是發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新的可見光響應(yīng)的光催化劑，以便更好的利用太陽(yáng)光。所以，我們開始努力探索新穎半導(dǎo)體材料，針對(duì)以優(yōu)化特定應(yīng)用的能

3、帶結(jié)構(gòu)。然后我們研究和設(shè)計(jì)先進(jìn)的光催化材料的制備的納米技術(shù)。許多在光催化中的最新進(jìn)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了納米材料的形態(tài)選擇控制或利用納米自組裝系統(tǒng)的集體性質(zhì)。在本文中，我們主要介紹幾種具有高的可見光活性的納米復(fù)合光催化劑的合成及表征。論文的內(nèi)容分為以下四章：，第一章為緒論，首先概述半導(dǎo)體光催化的研究背景，接著介紹半導(dǎo)體光催化劑的改性及其在實(shí)際中的相關(guān)應(yīng)用，包括在能源開發(fā)和儲(chǔ)存，環(huán)境治理和消毒抗菌等。最后引出了本論文的研究?jī)?nèi)容及意義。在第二章中，我

4、們通過簡(jiǎn)單的一步水熱法合成了一種新型的超薄zi02／g：raphene納米片復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中Ti02納米片幾乎完全有(001)高能晶面組成。所制備的樣品擁有很好的可見光催化活性。當(dāng)然，樣品的制備條件對(duì)催化劑的活性有很重要的影響，在石墨烯的含量為1％時(shí)，樣品的光催化活性最高。基于TEM、XPS、Raman光譜和FTIR光譜的分析，我們把光催化活性提高的原因概括為以下幾點(diǎn)：TiOC鍵的形成增加了其在可見光區(qū)的吸收范圍，石墨烯的引入大大提高了光