Au纳米颗粒等离子体增强光催化分解水产氢性能研究

来源 :青岛科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lxmcn
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
近年来,能源短缺和环境污染已经成为当前社会的两大难题,严重影响着人类健康和社会发展。氢气(H2)作为可持续无污染的清洁能源受到了广泛的关注。但是如何清洁可持续的生产H2成为了又一个难题。在众多方法中,利用太阳光催化分解水生产H2受到了许多研究人员的关注,从1972年至今,研究人员开发了一系列的半导体光催化剂。但是大多数半导体光催化剂都存在可见光响应差,稳定性差等缺点,因此各种策略和材料被用来提升光催化剂的性能。其中,等离子体金属纳米颗粒(PNPs)/半导体光催化剂因其可调节的光响应范围及其通过形成肖特基结抑制光生电子-空穴对复合的特点而引人注目。因此,合理设计合成PNPs/半导体纳米复合材料具有重要意义。本论文主要运用了种子生长法、水热法、高温煅烧法等实验方法合成了PNPs/半导体纳米复合材料,并研究了种子生长法中生长条件对金纳米颗粒(Au NPs)的影响、金/氮化碳体系(Au NPs/g-C3N4)的光催化反应机理以及铂-有机金属骨架化合物-金(Pt-MOF-Au)三组分纳米复合材料中结构对光催化产氢性能的影响。具体研究内容及成果如下:1、采用种子生长法合成了不同形貌的Au NPs。实验重点探究了生长条件对Au纳米棒(NR)尺寸和纯度的影响。探究得知种子液、银离子浓度、抗坏血酸(AA)和p H值对Au NRs的形貌、尺寸、纯度有较大影响。实验结果表明,增加种子液添加量可以减小Au NRs的直径,增加银离子浓度可以在一定程度上增加Au NRs长径比,适当降低p H值将有利于生长更大尺寸的Au NRs,过量的AA会使Au NRs的形貌向骨头的形状生长。2、采用高温煅烧和超声剥离的手段合成了g-C3N4纳米片,然后通过浸渍法将预先合成的Au NPs负载到g-C3N4上,最后使用氧等离子体处理去除Au NPs上过量的有机离子。实验探究了不同光谱范围内Au NPs/g-C3N4纳米复合材料光催化产氢速率,并证明了其反应机理。结果表明,Au NPs在局域表面等离子体共振(LSPR)增强光催化剂中具有等离子体和共催化剂双重作用。在λ>420 nm时,Au NPs/g-C3N4的氢气产生速率可达159.9μmol g-1h-1。3、采用溶剂热法合成了不同负载方式的Pt-MOF-Au三组分纳米复合材料,包括:MOF、MOF/Au、MOF/Pt、Pt/MOF/Au、Pt@MOF、Pt@MOF/Au,并探究其在不同光照范围内光催化产氢速率。由于Pt@MOF/Au空间分隔的结构,以及Pt-MOF和Au-MOF存在的肖特基结和Au的LSPR效应使其更有利于光的吸收,抑制光生电子-空穴对的复合,所以Pt@MIL-125/Au的光催化产氢速率大于同等负载量的Pt/MOF/Au。说明Pt@MOF/Au结构的纳米复合材料能够更加有效的促进光生电子-空穴对的分离,延长载流子的寿命。
其他文献
随着电力电子技术的飞速发展,以及单片机和功率元件性能的不断提高,无刷直流电机(BLDCM)已广泛应用于工业控制和家用电器等各个领域。在空调行业,无刷直流电机正逐步代替原有的异步电机,尤其是随着国家对家电产品能效要求的提高,以及节能政策的出台,产品直流化的进程大有提速的趋势。但目前普通的无刷直流电机及其有感方波控制方案存在振动、噪声大以及对安装环境要求高的问题,需要针对空调用无刷直流电机,围绕其磁场
学位
光电式旋转编码器的核心是精密刻线的码盘,码盘与编码器轴用胶粘结,当编码器轴受到外力产生振动时码盘也随之振动进而影响输出信号的质量。因此在有较大振动和冲击的环境下编码器的抗重载能力至关重要。同时,精密刻线的码盘如果受到水汽、粉尘的污染也会对输出信号造成干扰,防护等级的提高也是同等重要的。本文针对轧钢生产线对编码器的使用需求,开展光电式旋转编码器的研究,目标是研制能够承受100N以上轴向和径向载荷且具
学位
在能源短缺、环境污染、温室效应等诸多挑战的背景下,通过优化联合循环电厂设计方案及提升配置,从而提高联合循环电厂效率迫在眉睫。燃气轮机具有启动速度快、热效率高、污染小、调峰能力相对于燃煤机组强等特点,因此,燃气轮机得到广泛应用与推广。然而燃气轮机对环境条件要求比较严格以及燃气-蒸汽联合循环机组由于频繁参与电网的调峰,常常处于部分负荷工况运行状态,随着燃气轮机负荷的降低,其热效率相应降低,因此对于联合
学位
石油作为举足轻重的战略物质,是驱动整个工业的发动机。随着勘探技术的发展,海上石油的勘探开发取得了很大的进步。复合材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀以及可设计性等优点,因此增强热塑性管道代替钢管是进行海洋和陆地油气开发的有利选择。增强纤维热塑管道管道系统在承受较高的管道内压的同时,还承受海洋带来的外压作用,而作为管道系统最薄弱的接头系统是基础连接系统,其稳定性和可靠性在管道系统中起到决定性作用。因此对于
学位
目前湿式筒式磁选机底水多点给入方式不能完全冲散矿浆,强磁性粗颗粒矿石沉积,微细颗粒不能完全松散,磁选机选矿效率低,有价金属流失过多。设计了一种新底水总成装置,对新底水装置和原底水装置进行了粒度筛析和选矿效率对比试验。结果表明:采用新底水装置的磁选机,选别充分,机械夹杂少,选别精度高;精矿品位提高了3.4个百分点,抛尾产率提高了4.1个百分点,选矿效率提高了5.19个百分点。
期刊
四旋翼无人机在可移动平台上的自主着陆是空地机器人协同研究的热点之一。随着机器视觉算法的发展和边缘处理器计算能力的提高,通过视觉传感器指导无人机自主着陆成为了一种可行方案。本文设计了一种基于实例分割网络的四旋翼无人机自主着车系统,研究工作主要包括以下几方面。首先,针对无人机空中视野范围不足的问题,使用机载云台相机替代通常的机载固定相机,并提出了一种包含云台目标跟踪器和机体云台跟踪器的双闭环控制系统结
学位
本论文主要针对液压锚固钻机回转系统实际控制过程中遇到的强非线性、强耦合性以及强外部扰动等难以精确控制的特性,基于数据驱动自适应控制方法提出了一系列改进的算法设计策略,研究和分析了所提方法的可行性,给出了算法设计环节中严格的数学推导证明和仿真验证。论文的主要创新点及结构总结如下:一、针对实际钻机液压伺服回转系统,详细构建了其各关键组成元件的非线性模型。首先,对实际应用中的多种液压系统建模方法进行了简
学位
电解水制氢是一项清洁高效的能源制备技术,对于缓解日益严重的能源危机和环境污染具有重大意义。析氧反应(Oxygen evolution reaction,OER)和析氢反应(Hydrogen evolution reaction,HER)一起构成了完整的电解水反应,但由于OER涉及四电子过程,动力学进程缓慢、反应能垒过大等原因,成为制约电解水技术深入发展的关键因素之一。而当前电解水常用的电解质溶液为
学位
本文以XY公司的研发项目无膦多元多功能聚合物为实际背景,结合了集成产品开发IPD的思想并应用了项目管理的方法,对XY公司的新产品项目研发进行了项目章程设计、项目管理流程设计和时间管理设计。本文主要针对以下内容进行了研究工作:概述并分析了水处理化学品的行业特点与发展趋势和项目管理的理论和集成产品开发理论,采用项目管理和IPD流程管理对XY水处理科技公司新产品无膦多元多功能聚合物项目进行开发管理。以X
学位
化石燃料的大量燃烧造成了严重的环境污染,所以亟需开发清洁能源来替代传统化石能源。具有高能量高密度和零碳排放的氢气被广泛认为是实现世界碳中和及未来能源可持续发展的最有希望的候选者。从长远来看,氢经济结构将会替代化石能源体系,达到全球环保可持续发展的目标。在各种制氢技术中,电化学水分解技术因其高效率和便利性而被看作一种有吸引力、有前途且可靠的未来能源技术。尽管如此,电化学水分解技术仍需要一种高效的电催
学位