CdS基纳米复合材料的构建及其光解水制氢机理研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xypcs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
将半导体纳米材料作为光催化剂用以制氢是实现利用太阳能驱动化学反应发生的理想方式之一。硫化镉(CdS)半导体在可见光波长范围内有优良的光响应特性,同时具有与水分解相匹配的能带结构,是一种高潜力的光催化材料。但是形成的光生电子-空穴对在硫化镉材料内部易发生复合以及光生空穴易导致严重的光腐蚀现象,这极大影响了其在光催化中的应用。针对目前硫化镉存在的问题,本论文设计构建硫化镉基纳米复合材料,以促进光生电荷在空间上的分离,进而有效抑制光生载流子复合和光腐蚀,达到提高光催化产氢效率的目的。具体研究内容如下:(1)利用溶剂热法合成了一维CdS纳米棒,并在CdS纳米棒表面上负载结构稳定的层状1T相MoSe2纳米材料。调节MoSe2纳米片的掺入量,通过光催化产氢活性比较,发现MoSe2最佳掺入量为10 wt.%的复合材料(CM-10)产氢速率可达25.8 mmol·g-1·h-1,是CdS纳米棒的4.2倍。通过物相、成分、形貌及光电化学性能分析对所合成出的CdS/1T-MoSe2纳米复合材料的形貌结构及化学性质进行研究,发现提升复合材料产氢性能原因是掺入的MoSe2纳米片充当传输介质,且加强了复合材料的吸光性,使得光生载流子快速分离并在CdS与MoSe2界面处快速传输。此外,采用电子自旋共振光谱测试从而进一步探究并阐明其中的光催化反应机理。(2)采用溶剂热法分别合成出CdS纳米棒和1T-WS2花状纳米片,CdS纳米棒作为基体材料,通过水醇体系将WS2纳米片与CdS纳米棒进行混合负载。调节WS2纳米片的负载量,研究不同负载比下CdS/WS2复合材料的产氢活性。当负载比为10 wt.%时,CdS/WS2复合材料产氢速率可达到69.5 mmol·g-1·h-1,约为纯CdS的11.6倍。通过物相、成分、形貌及光电化学性能分析对所合成出的CdS/WS2复合材料的形貌结构及化学性质进行了细致的研究,发现复合材料产氢性能的提升是由于负载的1T-WS2纳米片具有优异的金属导电性和较大的比表面积,与CdS纳米棒负载地更加紧密,从而使得复合材料中光生载流子能够实现更快的分离与传输。在此基础上,对CdS/WS2复合材料光催化活性增强机制进行进一步研究。(3)进一步创新性合成CdS/WS2复合材料,采用两步溶剂热法进行原位合成1T-WS2/CdS异质结材料。第一步溶剂热法制备CdS纳米棒,以此材料作为基体,再次通过溶剂热法将1T-WS2构筑于CdS表面。保持WS2前驱体量不变的前提下,调节CdS纳米棒掺入量,获得不同负载比的1T-WS2/CdS异质结。对其产氢活性进行研究,结果发现当负载比为5 wt.%时,产氢速率达到31.5 mmol·g-1·h-1,是纯CdS的6.2倍。通过对异质结材料物相、成分、形貌及光电化学性能的研究分析,发现复合材料产氢性能的提升是因为原位合成的1T-WS2纳米片与CdS纳米棒之间形成紧密的异质结结构。由于1T-WS2具有优异的金属导电性,在光催化反应中产生的光生载流子在界面处以及材料之间能够实现快速分离和转移。从而进一步对1T-WS2/CdS异质结材料光催化活性增强机制进行研究分析。
其他文献
学位
马尾松作为我国重要的采脂树种,为我国松脂相关的可再生资源提供起到重要作用。松脂的主要成分是萜类化合物,马尾松萜类化合物的合成可依赖MEP途径合成前体物质,再经一系列酶促反应生成各种萜类物质。DXR是此途径上游的关键酶,对萜类物质的合成与积累具有重要调控作用。为初步研究马尾松PmDXR基因的功能,本论文首先通过PCR技术获得PmDXR基因序列,并通过实时荧光定量分析其表达模式;其次,通过亚细胞定位和
银杏叶类黄酮作为有巨大药用价值的次生代谢产物,在实际生产中也需要很多简便高效的技术来提高其含量。叶面施用水杨酸是一种简便、无毒、无残留且成本低的操作技术。在植物众多转录因子家族之中,MYB转录因子家族参与调控银杏类黄酮的合成与代谢,是所有转录家族中最大的之一。因此通过研究叶面施用水杨酸对银杏叶类黄酮代谢途径的影响,探索不同浓度水杨酸处理下调控类黄酮代谢相关MYB转录因子的差异表达有重要意义。本研究
迄今,很多人工智能技术已成功应用于人们日常生活中的各个方面,而分类器作为机器学习中一种典型的研究对象,在人工智能理论研究中有着重要的地位。分类算法有很多,支持向量机(SVM:Support Vector Machine)是经典方法之一。大数据时代,以不同类型描述同一目标的多视图数据遍布于各个应用领域,如从多个角度对同一个人拍摄的照片。以多视角数据为研究对象,近年来,有学者提出了多视图广义特征值近似
随着我国经济的快速稳定发展,机电产品的需求也迅速增长,机电产品包装箱作为机电产品运输过程中不可或缺的物件承担着保护机电产品不被外力损坏的重任,包装箱的使用已经得到越来越多的重视,关于机电产品包装箱的结构性能分析研究逐渐增加,目前针对机电产品包装箱的结构性能分析大部分基于包装箱在静态环境下的载荷受力状态,而包装箱在运输过程中,由于路面不平整等因素长期处于周期性的振动载荷作用,由此引发的结构失效可能导
重组竹是一种我国自主创新研发出的工程竹材,具有原竹利用率高、力学性能优异、耐久性好、尺寸按需定制等优势。重组竹设计规范的缺乏阻碍了其在建筑结构领域的应用和相关产业链的良性发展。因此,对重组竹结构进行标准化既是实际产业需求,也是新型材料在工程结构上应用的创新。重组竹由竹纤维束顺纹组坯而成,在其各竹纤维束层和基质之间的界面通常存在着因制造缺陷和加工误差而产生的微裂纹,这些微裂纹会伴随荷载的作用而扩展,
“十三五”建设以来,党和政府坚持以生态文明思想为指导,积极推进生态建设工作,在水资源开发、河流污染治理、流域环境管理等方面取得了阶段性成果,水资源双控行动和水生态文明建设成效显著,但已建成河流的生态修复工作和生态景观建设还需要进一步完善。本研究以生态理念为指导对外秦淮河的滨水景观进行综合评价并针对评价结果提出修复性策略,致力于解决外秦淮河滨水景观的生态问题,完善河流水系在南京城市生态系统中的积极作
无线传感器网络(WSN)因为其小体积、低成本和低功耗等特征,在军事领域、医疗护理以及物流管理等领域广泛应用。它是由大量传感器节点组成,但节点是由能量有限的电池供电,且一般部署在恶劣环境,无法更换电池,所以降低节点能耗,延长网络的生存周期是WSN研究的重点内容。与同构WSN相比,异构WSN具有更大的灵活性,更符合实际情况。采用合适的路由算法可以均衡网络能耗,提高网络的运行效率。典型的分簇路由协议有低
采用经高温热处理后的实木锯材生产胶合木,是提高木结构中胶合木构件尺寸稳定性和耐久性的有效途径。实木锯材经高温热处理后,其表面的粘结质量是热处理胶合木生产的技术关键。本课题以樟子松热处理胶合木层间界面为研究对象,对热处理前后胶合木层板材料特性、胶合木层间界面粘结性能与环境耐久性及胶合木短梁抗剪性能等进行了系统研究,主要研究成果如下:1)抗弯性能是评价热处理胶合木层板力学优劣的重要指标。高温条件下胶合
学位