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空间场效应提升半导体光催化产氢性能研究

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空间场效应提升半导体光催化产氢性能研究
论文目录
 
中文摘要第1-7页
abstract第7-15页
第一章 绪论第15-57页
  1.1 引言第15页
  1.2 光催化反应的基本原理第15-18页
    1.2.1 光催化分解水的热力学因素第15-16页
    1.2.2 光催化分解水的三大基本过程第16-17页
    1.2.3 光催化分解水性能的评价指标第17-18页
  1.3 光催化反应体系的发展趋势和研究进展第18-29页
    1.3.1 单一半导体体系第19-25页
    1.3.2 多元半导体复合体系第25-26页
    1.3.3 半导体-金属复合体系第26-27页
    1.3.4 半导体-生物耦合体系第27-29页
  1.4 目前光催化分解水面临的挑战第29页
  1.5 构建高效的光催化分解水催化剂需要解决的关键性问题第29-34页
    1.5.1 提高吸光性能,拓展吸光范围第30-31页
    1.5.2 光生电荷的有效分离及高效传输问题第31-32页
    1.5.3 构建表面活性位,提高表面反应过程第32-34页
  1.6 与空间场效应相关策略在半导体调控方面的研究进展第34-53页
    1.6.1 空间带隙工程第34-41页
    1.6.2 构建Plasmon金属-半导体复合体系第41-48页
    1.6.3 表面-体相内建电场的构建第48-53页
  1.7 本课题的目的和意义第53-57页
第二章 实验部分第57-63页
  2.1 主要试剂和原料第57-58页
  2.2 实验仪器第58-59页
  2.3 材料的制备第59页
  2.4 材料的表征方法和测试手段第59-60页
    2.4.1 X射线粉末衍射(XRD)第59页
    2.4.2 紫外可见光谱(UV-vis)第59页
    2.4.3 氮吸附脱附实验(N_2 adsorption-desorption)第59页
    2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)第59页
    2.4.5 透射电子显微镜(TEM和高分辨电镜(HRTEM)第59页
    2.4.6 X射线光电子能谱(XPS)第59-60页
    2.4.7 荧光光谱表征(PL)第60页
    2.4.8 表面光电压表征(SPV)第60页
    2.4.9 电子顺磁共振表征(EPR)第60页
    2.4.10 拉曼光谱表征(Raman)第60页
  2.5 光催化制氢反应第60-63页
    2.5.1 光催化反应装置第60-61页
    2.5.2 液固相光催化反应第61页
    2.5.3 量子效率的计算第61-63页
第三章 利用空间带隙和表面缺陷的协同效应构建高效光催化产氢催化剂第63-81页
  3.1 前言第63-64页
  3.2 实验部分第64-66页
    3.2.1 Zn_xCd_(1-x)S/SiO_2 光催化剂的制备第64页
    3.2.2 Zn_xCd_(1-x)S固溶体的制备第64-65页
    3.2.3 理论计算第65-66页
  3.3 结果与讨论第66-80页
    3.3.1 催化剂基本结构表征:XRD和氮吸附表征第66-67页
    3.3.2 催化剂形貌表征:透射电镜第67-68页
    3.3.3 催化剂空间结构表征:氩离子刻蚀XPS第68-70页
    3.3.4 DFT理论计算第70-71页
    3.3.5 紫外-可见漫反射光谱第71-72页
    3.3.6 催化剂的光谱表征第72-75页
    3.3.7 催化剂的光催化性能第75-77页
    3.3.8 表面缺陷本质第77-80页
  3.4 本章小结第80-81页
第四章 镶嵌在半导体内部的Au纳米链及其表面等离子体耦合效应在提高光催化产氢性能方面的作用第81-101页
  4.1 引言第81-82页
  4.2 Au@Zn_xCd_(1-x)S催化剂的制备第82-84页
    4.2.1 Au胶体的制备第82页
    4.2.2 Au@Zn_xCd_(1-x)S催化剂的制备第82-84页
  4.3 结果与讨论第84-99页
    4.3.1 Au纳米粒子的表征第84-85页
    4.3.2 Au@Zn_xCd_(1-x)S催化剂体系的形貌结构表征第85-89页
    4.3.3 Au@Zn_xCd_(1-x)S催化剂的光催化产氢性能第89-90页
    4.3.4 Au@Zn_xCd_(1-x)S催化剂的光学性质第90-95页
    4.3.5 反应机理第95-96页
    4.3.6 Au@Zn_xCd_(1-x)S催化剂的光催化稳定性第96-97页
    4.3.7 不同含量Au纳米粒子镶嵌在Zn_xCd_(1-x)S内部后对光催化性能的影响第97-99页
  4.4 本章小结第99-101页
第五章 CdS纳米粒子表界面缺陷的积极作用在促进光催化产氢反应中的应用第101-121页
  5.1 引言第101-102页
  5.2 催化剂体系的制备第102-103页
  5.3 结果与讨论第103-119页
    5.3.1 理论预测第103-105页
    5.3.2 CdS/TiO_2 体系的构建及形貌表征第105-107页
    5.3.3 CdS/TiO_2 体系结构表征第107-108页
    5.3.4 CdS/TiO_2 体系的光催化反应结果第108-110页
    5.3.5 CdS/TiO_2 体系的吸光性质表征第110-111页
    5.3.6 CdS/TiO_2 体系的荧光光谱表征第111-114页
    5.3.7 CdS/TiO_2 体系的XPS表征第114-115页
    5.3.8 CdS/TiO_2 体系的EPR表征第115-117页
    5.3.9 CdS纳米粒子表面缺陷在光催化反应中的积极作用第117-118页
    5.3.10 CdS纳米粒子与其他半导体复合体系及其光催化性能第118-119页
  5.4 本章小结第119-121页
第六章 Pt/SiO_2 作为独立的助催化剂构建空间分离的光催化产氢活性中心第121-133页
  6.1 引言第121-122页
  6.2 实验部分第122-123页
    6.2.1 球形SiO_2 的制备第122页
    6.2.2 SiO_2 负载Pt纳米粒子(Pt/SiO_2)的制备第122-123页
  6.3 结果与讨论第123-131页
    6.3.1 形貌与结构第123-124页
    6.3.2 光催化反应活性第124-126页
    6.3.3 原位荧光光谱表征第126-128页
    6.3.4 Pt/SiO_2 作为独立的助催化剂体系的优势第128-131页
  6.4 本章小结第131-133页
结论与展望第133-137页
1.结论第133-135页
2.展望第135-137页
参考文献第137-155页
作者简历第155-157页
在学期间所取得的科研成果第157-159页
致谢第159页

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