La/C 3 N 4 半導(dǎo)體光催化劑的制備及其光催化CO 2 還原的研究
發(fā)布時(shí)間：2024-06-29 10:48
近幾十年來,人類社會的繁榮發(fā)展,需要燃燒大量化石燃料提供能源,從而帶來了諸多環(huán)境問題和能源短缺問題:污染問題和CO2氣體排放帶來的溫室效應(yīng)等。其中溫室氣體中CO2的大量排放關(guān)系到人類社會的可持續(xù)發(fā)展,所以針對CO2資源轉(zhuǎn)化利用成為了當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問題。尤其值得關(guān)注的是,CO2與CH4重整生成具有高附加價(jià)值的有機(jī)衍生物,如醇、烷烴和烯烴等高附加值化學(xué)品,是催化、化學(xué)及化工領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)課題之一。然而,CO2和CH4的化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定,C-H鍵和C=O鍵活化比較困難,能耗較高,因此針對該反應(yīng)的綠色溫和的光催化技術(shù)的研究具有極其顯著的意義。本文從異相催化反應(yīng)吸附活化角度出發(fā),以氮化碳為載體,構(gòu)造有序孔,提出通過堿金屬摻雜提高CO2的吸附活化量,為光電子的分離和傳輸提供有效的通道,實(shí)現(xiàn)光催化還原CO2效率的提升。其次,考慮CH4的C-H鍵吸附活化,結(jié)合C-H鍵在貴金屬表面的吸...
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1CO2和CH4反應(yīng)研究現(xiàn)狀
1.1.1 CO2及其資源化利用背景
1.1.2 CH4及其資源化利用背景
1.1.3 CO2和CH4催化轉(zhuǎn)化研究現(xiàn)狀
1.2 光催化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
1.2.1 光催化降解污染物
1.2.2 光解水制H2
1.2.3 光催化還原CO2
1.3 石墨相氮化碳的研究進(jìn)展
1.3.1 石墨相氮化碳的結(jié)構(gòu)
1.3.2 氮化碳的合成方法
1.3.3 石墨相氮化碳的改性
1.4 CO2和CH4重整反應(yīng)中金屬的作用
1.5 課題研究意義及內(nèi)容
1.5.1 研究意義
1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 La/g-C3N4光催化劑的制備及其材料表征
2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器
2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及規(guī)格
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
2.2 催化劑制備
2.2.1 g-C3N4催化劑制備
2.2.2 La摻雜g-C3N4催化劑制備
2.2.3 堿金屬Li、Na、K摻雜g-C3N4催化劑制備
2.2.4 La2(CO3)3催化劑制備
2.3 催化劑表征與測試
2.3.1 X射線衍射分析(XRD)
2.3.2 傅立葉紅外光譜分析(FT-IR)
2.3.3 X射線光電子能譜(XPS)以及價(jià)帶譜(VBXPS)
2.3.4 N2吸附-脫附測試和TEM透射電鏡
2.3.5 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)
2.3.6 熒光光譜
2.3.7 掃描電鏡和透射電鏡
2.3.8 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP)
2.3.9 光催化CO2和CH4測試
2.3.10 理論計(jì)算
2.4 催化劑表征結(jié)果與討論
2.4.1 催化劑的理化結(jié)構(gòu)表征
2.4.2 催化劑的光學(xué)特性
2.4.3 催化劑的形貌和孔結(jié)構(gòu)
2.5 光催化CO2和CH4測試結(jié)果與討論
2.5.1 光催化反應(yīng)結(jié)果
2.5.2 光催化反應(yīng)機(jī)理
2.6 本章小結(jié)
第三章 Ru/LGCN催化劑的制備及其性能研究
3.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器
3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及規(guī)格
3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
3.2 實(shí)驗(yàn)方法
3.2.1 貴金屬負(fù)載光催化材料的制備
3.2.2 非貴金屬負(fù)載光催化材料的制備
3.2.3 光催化CO2和CH4測試
3.3 催化劑表征
3.3.1 二氧化碳和甲烷程序升溫脫附(CO2-TPD和 CH4-TPD)
3.3.2 原位漫反射傅里葉變換紅外光譜(In-suit FTIR)
3.3.3 瞬態(tài)熒光
3.3.4 其他表征
3.4 催化劑表征結(jié)果與討論
3.4.1 形貌和孔結(jié)構(gòu)
3.4.2 X射線衍(XRD)
3.4.3 紫外可見吸收光譜(UV-Vis)
3.4.4 瞬態(tài)熒光光譜(tr-PL)
3.4.5 X射線光電能譜(XPS)
3.4.6 二氧化碳和甲烷程序升溫脫附(CO2-TPD&CH4-TPD)
3.4.7 原位漫反射傅里葉變換紅外光譜(in-suit FTIR)
3.5 光催化CO2和CH4測試結(jié)果與討論
3.5.1 光催化反應(yīng)結(jié)果
3.5.2 光催化反應(yīng)機(jī)理
3.6 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介
本文編號：3997512
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1CO2和CH4反應(yīng)研究現(xiàn)狀
1.1.1 CO2及其資源化利用背景
1.1.2 CH4及其資源化利用背景
1.1.3 CO2和CH4催化轉(zhuǎn)化研究現(xiàn)狀
1.2 光催化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
1.2.1 光催化降解污染物
1.2.2 光解水制H2
1.3.1 石墨相氮化碳的結(jié)構(gòu)
1.3.2 氮化碳的合成方法
1.3.3 石墨相氮化碳的改性
1.4 CO2和CH4重整反應(yīng)中金屬的作用
1.5 課題研究意義及內(nèi)容
1.5.1 研究意義
1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 La/g-C3N4光催化劑的制備及其材料表征
2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器
2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及規(guī)格
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
2.2 催化劑制備
2.2.1 g-C3N4催化劑制備
2.2.2 La摻雜g-C3N4催化劑制備
2.2.3 堿金屬Li、Na、K摻雜g-C3N4催化劑制備
2.2.4 La2(CO3)3催化劑制備
2.3 催化劑表征與測試
2.3.1 X射線衍射分析(XRD)
2.3.2 傅立葉紅外光譜分析(FT-IR)
2.3.3 X射線光電子能譜(XPS)以及價(jià)帶譜(VBXPS)
2.3.4 N2吸附-脫附測試和TEM透射電鏡
2.3.5 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)
2.3.6 熒光光譜
2.3.7 掃描電鏡和透射電鏡
2.3.8 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP)
2.3.9 光催化CO2和CH4測試
2.3.10 理論計(jì)算
2.4 催化劑表征結(jié)果與討論
2.4.1 催化劑的理化結(jié)構(gòu)表征
2.4.2 催化劑的光學(xué)特性
2.4.3 催化劑的形貌和孔結(jié)構(gòu)
2.5 光催化CO2和CH4測試結(jié)果與討論
2.5.1 光催化反應(yīng)結(jié)果
2.5.2 光催化反應(yīng)機(jī)理
2.6 本章小結(jié)
第三章 Ru/LGCN催化劑的制備及其性能研究
3.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器
3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及規(guī)格
3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
3.2 實(shí)驗(yàn)方法
3.2.1 貴金屬負(fù)載光催化材料的制備
3.2.2 非貴金屬負(fù)載光催化材料的制備
3.2.3 光催化CO2和CH4測試
3.3 催化劑表征
3.3.1 二氧化碳和甲烷程序升溫脫附(CO2-TPD和 CH4-TPD)
3.3.2 原位漫反射傅里葉變換紅外光譜(In-suit FTIR)
3.3.3 瞬態(tài)熒光
3.3.4 其他表征
3.4 催化劑表征結(jié)果與討論
3.4.1 形貌和孔結(jié)構(gòu)
3.4.2 X射線衍(XRD)
3.4.3 紫外可見吸收光譜(UV-Vis)
3.4.4 瞬態(tài)熒光光譜(tr-PL)
3.4.5 X射線光電能譜(XPS)
3.4.6 二氧化碳和甲烷程序升溫脫附(CO2-TPD&CH4-TPD)
3.4.7 原位漫反射傅里葉變換紅外光譜(in-suit FTIR)
3.5 光催化CO2和CH4測試結(jié)果與討論
3.5.1 光催化反應(yīng)結(jié)果
3.5.2 光催化反應(yīng)機(jī)理
3.6 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介
本文編號：3997512
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