石墨烯-类石墨烯相氮化碳复合光催化剂的制备及光催化性能研究任务书

 2021-11-21 16:14:47

1. 毕业设计(论文)主要内容:

利用半导体光催化材料将丰富的太阳能转化为化学能是目前可再生能源研究的一个重要的潜在应用技术。然而在半导体催化剂的制备过程中,制备工艺复杂、材料催化效率低下、反应条件苛刻以及产生二次污染等缺点大大限制了光催化剂的工业化应用。因此利用储量丰富且价格低廉的原材料,通过绿色合成手段制备光催化剂是能源研究的一个热点。

类石墨烯相氮化碳由于其具有合适的能带结构,可以吸收太阳光中可见光波段,合成材料丰富廉价,热稳定性和化学稳定性较高以及绿色环保等特点,是当前光催化领域研究的热点材料。然而块状氮化碳比表面积低、导电性差、缺陷较多,光生载流子分离效率低等缺点严重制约了其光催化性能。为解决这一问题,将导电性能优异的石墨烯材料与类石墨烯相氮化碳复合,可以提高材料的比表面积、分散性能、内部载流子的传输以及激子的分离,改善其光催化性能。但是目前氧化石墨还原法为制备石墨烯的主要方法,该方法在合成过程中通常需要大量的强酸性氧化剂和有毒化学物质,具有能耗大、效率低下、成本高而且污染严重的缺点。为解决这些问题,本课题将利用资源丰富且廉价的原材料,采用操作简易且能够大规模制备的方法合成石墨烯材料,并将其与类石墨烯相氮化碳复合,研究其光催化性能。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1、查阅不少于15篇类石墨烯相氮化碳催化剂应用于光催化领域研究的相关文献,英文文献不少于5篇,完成开题报告。

2、探索、设计并制备石墨烯以及石墨烯-石墨烯相氮化碳复合光催化剂。

3、通过SEM、XRD、BET、UV-vis等进行材料形貌结构表征,并进行光催化性能测试。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案进行准备实验,探索制备石墨烯以及石墨烯-类石墨烯相氮化碳复合光催化剂。

第8-11周:采用XRD、SEM、BET、UV-vis及6A产氢系统等进行形貌结构与性能的表征。

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4. 主要参考文献

[1] Wang Y, Wang X, Antonietti M.Polymeric graphitic carbon nitride as a heterogeneous organocatalyst: fromphotochemistry to multipurpose catalysis to sustainable chemistry[J]. AngewChem Int Ed Engl, 2012, 51(1): 68-89.

[2] LiuX, Giordano C, Antonietti M. A facile molten-salt route to graphenesynthesis[J]. Small, 2014, 10(1): 193-200.

[3] LiuX, Fechler N, Antonietti M. Salt melt synthesis of ceramics, semiconductors andcarbon nanostructures[J]. Chem Soc Rev, 2013, 42(21): 8237-65.

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