文档介绍：摘要
摘要
随着能源和环境问题的日益凸显,寻找新能源的任务已经十分紧迫。将太
阳能直接转化为化学能一直是人们研究的热点。倘若能有效的利用太阳光中各
个波段的能量,人类暂时将不会再受能源短缺的困扰,因此,寻找合适的光催
化剂以实现对太阳光的有效利用,始终是科学界研究的热点。目前较为常见的
光催化剂以半导体材料为主,其中以其优良的自身性能在该领域中备受关
注。然而,由于禁带宽度较大,无法被可见光所激发,必须加以改性才能
利用占太阳能总能量的可见光。
本论文就是以提高对可见光的响应为目的而展开的,文中主要介绍了
负载和掺杂两种方式。通常,由于光生载流子与光生活性中心的复合,光催化
剂能够被利用的仅是其表面的能带。通过将负载到比表面积较大的孔性材
料中,可以有效地提高单位质量催化剂的利用效率。本文考察了不同孔径的载
体对光催化剂禁带宽度的影响,通过对负载前后样品光吸收性能的对比,发现
负载过程可以增加的禁带宽度,使其吸收边带蓝移,而使得吸收边带
蓝移的程度由大到小依次为。由于负载并未能提高
对可见光的响应能力,本文继续尝试了氮掺杂的改性方法。传统的氮掺杂
方法对实验条件的要求较高,本文希望能够在较为温和的条件下实现氮的掺杂。
在具体的实验中,尝试了两种不同的掺杂方法首次使用了浓硝酸作钦源前体
的溶解剂,极大的缩短了掺杂过程的时间首次采用西佛碱反应这一可逆的有
机反应来控制钦酸酷的水解速度,使其在较为温和的条件下缓慢进行,从而更
加有利于氮的掺入。实验结果表明,两种方法都成功的将非金属元素氮引入了
体系中,有效地扩展了光催化剂的光谱响应范围。西佛碱控制水解法极大
的提高了氮的掺入量,已达到文献报道的最高水平。从实际的光照降解亚甲基
蓝的效果来看,经过掺杂改性的在可见光下的活性明显优于未经掺杂的商
用光催化剂
关键词可见光催化,,负载,氮掺杂,亚甲基蓝
咧

勿
吨

妙匈吨
伍

勿也
南开大学学位论文版权使用授权书
本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,
同意如下各项内容按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版
本学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、
扫描、数字化或其它手段保存论文学校有权提供目录检索以及提供
本学位论文全文或者部分的阅览服务学校有权按有关规定向国家有
关部门或者机构送交论文的复印件和电子版在不以赢利为目的的前
提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
亥
韦
学位论文作者签名如
一一
经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用
本授权书。
指导教师签名学位论文作者签名
解密时间年月日
各密级的最长保密年限及书写格式规定如下
内部年最长年,可少于年
秘密年最长年,可少于年
机密★年最长年,可少于年
南开大学学位论文原创性声明
本人郑重声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行
研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外,本学位论文
的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的
作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集
体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任
由本人承担。
学位论文作者签名
闪年
第一章前言
第一章前言
长久以来,不可再生的化石能源一直是人类能够利用的能源主体。三次工
业革命以后,随着人们对能源的消耗日益增加,有限的化石能源终将被耗尽。
据科学家们预测,煤炭还可以开采四百年左右,石油和天然气将在几十年内枯
蝎。因此,寻找新能源的任务已经十分紧迫。此外,人类的生存环境正在遭受
着前所未有的破坏,如何有效的降解各种有害物质已经成为摆在人们面前的鱼
待解决的问题。
将太阳能直接转化为化学能一直是人们研究的热点。倘若能有效的利用太
阳光中各个波段的能量,可以说,人类暂时将不会再受能源短缺的困扰。
年,日本科学家和】在上发表了第一篇比较系统的关于
光催化分解水的论述。自此,关于光催化剂的研究不断升温而且经久不衰。
第一节光催化材料概述
光催化的定义
关于光催化有如下定义在有所谓的光催化剂存在时,在光的作用下发生
的化学反应速率的变化包括增加或降低或者从无到有,该光催化剂可以吸收
光子并且参与化学反应的中间过程。阴
相应的,光催化剂的定义如下可以通过吸收光子使反应物发生化学变化,
能够不断将它们带到化学相互作用的中间态并能在每个相互作用的循环结束后
恢复自身组成的一种物质。冈