仿生形貌碳化物材料的合成与光催化制氢性能研究材料学专业论文.docxVIP

仿生形貌碳化物材料的合成与光催化制氢 仿生形貌碳化物材料的合成与光催化制氢 性能研究 The synthesis of biomimetic morphology carbide materials and the photocatalytic performance of hydrogen production 专 业： 挝料堂 姓 名： 扬萄蚕 201 5年6月 万方数据 独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文中己注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体己 经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：彳初俑磊 矽r年莎月7日 万方数据 万方数据 万方数据 学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版) 学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国 学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂 志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。 论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生院办理。 本学位论文属于不必威体育官网网址已／ 学位论文作者签名：干勾俑％ 指导教师签名： 矽旷年易月7目 尹旷年6 万方数据 万方数据 江苏大学硕士论文摘要 江苏大学硕士论文 摘要 利用太阳能将水分解成清洁无污染、可再生的氢气，是解决日益严重的环境 污染和能源短缺问题的主要途径之一。实现这一绿色目标的根本手段是光催化技 术，而半导体光催化剂则是光催化技术的关键与核心，碳、碳化硅及金属碳化物 等含碳材料在半导体领域有着极大的应用潜力。 本论文以此为研究对象，在对上述碳化物材料的制备、应用等方面的发展现 状进行了充分调研的基础上，遵循自下而上的生物模板合成机理，探索了简单易 行、无毒环保且经济高效的仿生材料合成策略。 把桂花树叶进行处理后，以它的叶脉作为模板，后分别浸渍正硅酸四乙酯、 钨酸的氨溶液、氯化铁溶液，经过滤烘干后，放置于通高纯氮气的管式炉中煅烧 至不同温度制备了仿生碳化硅、碳化钨和碳化铁材料。用X射线衍射仪(xIm)、 氮气脱吸附仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)对所得产物的结构进行表征， 用电化学工作站、振动磁强计对它们的性能进行测试，并将材料用于可见光制氢 催化。 实验表明碳化物材料能完整的复制桂花叶脉结构，合成的碳化钨、碳化硅和 碳化铁呈棒状结构，直径约为100um，比表面积较大，分别为72．3m2儋、84．7m2／g 和94．65m2／g，煅烧温度对产物的合成具有关键影响，温度偏低时存在氧化物杂 质，而当温度升高时，金属碳化物材料将被还原为金属单质，且三种材料皆发生 团聚现象，使颗粒增大。而纯碳化物合成温度中，碳化铁的温度最低，碳化硅的 温度最高，这是由于在碳化物合成的过程中加入可起到催化作用的金属离子，将 碳化物的合成温度大大降低。 利用光生电流曲线以及对罗丹明B染料降解指针反应表征仿生形貌碳化物 材料的光催化能力，碳化铁的光生电流能力最大，碳化钨最弱，而在染料光催化 降解反应中，碳化铁的降解效率最高，280min后降解率达到98％，这是因为碳 化物构成的不同，碳化铁的禁带间隙最低为2．0 eV，可以吸收最多的可见光能， 而碳化钨的禁带间隙最高为3．22 eV，吸收光能最少；在光催化制氢反应中，碳 化铁的光催化性能最高，光照420 min后产氢量达到105肛mol／g，这与光生电流 及染料光催化降解反应的结果相吻合。 关键词：碳化钨，碳化硅，碳化铁，仿生，光催化制氢 仿生形貌碳化物材料的合成与光催化制氢性能研究 11 江苏大学硕士论文Abstract 江苏大学硕士论文 Abstract Taking the advantage of clean，pollution—free，and renewable hydrogen is one of important ways to solve the environmental problems and the growing crisis in energy shortage by water dec