金属有机框架材料与半导体的耦合光催化剂的设计合成及其光催化分解水制氢性能研究

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在化石能源大量使用的当下,能源枯竭和环境污染两个像两座大山一样堵死了工业和经济快速发展的道路。寻找高效的清洁能源的迫切性日益加剧。作为最理想的清洁能源——氢气,低耗甚至无消耗的获取氢气无疑成为了研究人员的追求目标。光催化分解水制氢技术应运而生。然而,这项技术虽然可以转化太阳能将水分解成氢气和氧气,但是传统光催化中的电子空穴复合率过高导致其效率并不足以大量制备氢气。改善光催化剂的效率确实值得研究人员挑战并深入研究。本文通过引入金属有机框架材料来改变光催化剂的内部结构,来达到加速反应过程中光催化剂中的电子传输速度,抑制催化剂内电子空穴的复合等效果。在增强催化剂的活性的同时,深入研究内部电子跃迁和转移的机制。为提升光催化产氢性能的道路上提供新的思路并做出铺垫。主要工作内容如下:(一)、使用Ni2P纳米粒子修饰g-C3N4和UiO-66实现空间电子轨道对接以实现太阳能高效分解水。通过简单的两步溶剂热合成法制备了g-C3N4/UiO-66/Ni2P复合光催化剂。改变复合和催化剂中各组分的配比,观察他们在催化活性上发生的变化。并以宇宙天体的新颖角度描述了整个催化反应的详细过程。同样对UiO-66在吸附光敏化剂和提供反应场所等方面的作用进行了深入分析。(二)、MOFs与NiPx协同界面在光催化高效产氢领域中应用的研究,更加专注于复合催化剂协同界面的作用。直接将MOFs材料作为基底,在其表面复合性能较好的电子传输半导体材料NiPx。分析复合后材料活性上的变化,查明协同界面的促进作用。从而为抑制光催化剂光生电子空穴复合和加速电子传输速率等问题提供了有效办法。为MOFs材料直接作用在催化领域提供参考依据。
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