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1、超細CdS和多孔BiVO4納米結(jié)構(gòu)的制備及光催化性能SynthesisandPhotocatalyticPerformanceofUltrathinCdSandPorousBiVO4Nanostructures一級學(xué)科：化學(xué)學(xué)科專業(yè)：物理化學(xué)研究生：黃義指導(dǎo)教師：張兵教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一七年五月萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書
2、而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日萬方數(shù)據(jù)摘要納米半導(dǎo)體材料在太
3、陽能光解水領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用和良好的性能。如何制備出催化活性高、穩(wěn)定性好、價格低廉的半導(dǎo)體光催化劑是當(dāng)前太陽能光催化研究領(lǐng)域的焦點，也是實現(xiàn)其商業(yè)化和大規(guī)模推廣的關(guān)鍵。構(gòu)筑高催化活性的半導(dǎo)體材料可以通過改善半導(dǎo)體對光的吸收，提高光生電子-空穴對的分離效率和增加表面反應(yīng)活性位等途徑?；诖?，我們以原料豐富、易制備、可見光催化性能優(yōu)異的CdS和BiVO4兩種代表性的金屬硫?qū)倩衔锖脱趸镒鳛檠芯繉ο?，發(fā)展超細納米結(jié)構(gòu)的可控合成方法，探討形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)與催化性能間的關(guān)系，制備出了光催化制氫、光電催化分解水等太陽能光
4、解水制氫領(lǐng)域的新型納米半導(dǎo)體材料。主要研究內(nèi)容歸納如下：（1）發(fā)展了選擇性的陽離子交換誘導(dǎo)的化學(xué)轉(zhuǎn)化策略，以ZnS-DETA2+（DETA=二乙烯三胺）無機-有機雜化納米片為起始材料，與Cd進行反應(yīng)，成功制備了分支尺寸可調(diào)的三維等級超細分支CdS納米線陣列（3DHU-CdS）。3DHU-CdS兼具超細和等級的特征，不僅能夠作為光催化劑還原水制氫，而且能夠作為光敏劑，與分子配合物復(fù)合構(gòu)筑人工雜化光合體系，表現(xiàn)非常好的光催化制氫活性和穩(wěn)定性。（2）發(fā)展了有機胺分子輔助策略，成功的制備了厚度約為2.5nm的超薄CdS納米
5、片及其與還原氧化石墨烯的復(fù)合材料。通過靜電引力的作用，與WO3納米片復(fù)合構(gòu)筑直接Z-型光催化制氫體系。所構(gòu)筑的Z-型光催化體系表現(xiàn)出非常高的制氫活性和穩(wěn)定性，這得益于特殊的超薄納米片結(jié)構(gòu)、合適的能帶結(jié)構(gòu)以及還原氧化石墨烯的作用。此外，我們證實了我們所構(gòu)筑的Z-型光催化劑也能夠用作光電陰極材料。我們的工作為構(gòu)建穩(wěn)定而高效的光催化系統(tǒng)提供了新的途徑。（3）構(gòu)筑了由多孔BiVO4膜作為光吸收材料和NiFe-LDH納米片作為產(chǎn)氧助催化劑組成的復(fù)合光陽極，光生載荷子的分離效率以及表面反應(yīng)動力均得到極2+大提高。此外，當(dāng)在二元
6、金屬的NiFe-LDH中嵌入Co得到三元金屬NiFeCo-LDH作為助催化劑，復(fù)合光電極的光電性能得到了進一步增強，并且獲得了高于目前大多數(shù)未摻雜BiVO4基復(fù)合電極的光電流。LDHs中金屬離子種類和比例可調(diào)性使其成為非常有發(fā)展前景的光電產(chǎn)氧助催化劑。關(guān)鍵詞：化學(xué)轉(zhuǎn)化，超細納米結(jié)構(gòu)，光解水制氫，光陽極，光電催化分解水I萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTThenano-semiconductorhasshownwideapplicationandgoodperformanceinthefieldofsolarphotocata
7、lyticwatersplitting.Howtopreparesemiconductorphotocatalystswithhighactivity,goodstabilityandlowpriceisthefocusofthecurrentresearchinthefieldofsolarphotocatalysis,andalsothekeytorealizeitscommercializationandpopularization.Improvingtheabsorptionoflightbysemicon
8、ductor,enhancingtheseparationefficiencyofphotogeneratedelectronholepairsandincreasingthesurfacereactivesitesarethepromisingapproachestobuildingsemiconductormaterialswithhighcatalyt
