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《異質(zhì)結(jié)銅基化合物納米材料制備及制氫性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼：10270分類號(hào)：O469學(xué)號(hào)：152200666碩士學(xué)位論文異質(zhì)結(jié)銅基化合物納米材料制備及制氫性能研究學(xué)院：數(shù)理學(xué)院專業(yè)：凝聚態(tài)物理研究方向：光電材料與器件研究生姓名：陳秋平指導(dǎo)教師：張毅聞教授完成日期:2018年5月上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要論文題目：異質(zhì)結(jié)銅基化合物納米材料制備與制氫性能研究學(xué)科專業(yè)：凝聚態(tài)物理學(xué)位申請(qǐng)人：陳秋平導(dǎo)師：張毅聞教授摘要隨著能源緊缺和環(huán)境問題的日趨嚴(yán)峻，人們迫切需要尋求環(huán)境友好的新型能源來解決上述問題。自從1972年Fujishima（藤島）和Honda（本田）首次發(fā)現(xiàn)使用紫外光照射n型半導(dǎo)
2、體TiO2光電陽極可以催化分解水的現(xiàn)象以來，太陽光激發(fā)下的光催化分解水制備可再生的氫能吸引了廣泛關(guān)注。近年來，研究人員報(bào)道了利用化合物半導(dǎo)體CuInS2制備氫氣。CuInS2為直接帶隙p型半導(dǎo)體4-1材料，其禁帶寬度為1.5eV，光吸收系數(shù)達(dá)到10cm，相比較TiO2能夠大幅度拓寬太陽光光譜的吸收范圍，是一種理想的光催化制氫材料。然而，CuInS2光催化制氫的效率還較低，提高其制氫效率成為當(dāng)前研究重點(diǎn)。本論文提出一種新的提高CuInS2制氫轉(zhuǎn)換效率的方法，其思路基于利用n型半導(dǎo)體與p型CuInS2半導(dǎo)體材料之間形成pn異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種方法
3、可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)CuInS2微粒表面的性質(zhì)剪裁，提高CuInS2的穩(wěn)定性與分散性。本論文以p型黃銅礦CuInS2光催化活性的研究為基礎(chǔ)，合成了具有pn結(jié)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的CuInS2納米材料并進(jìn)行光解水制氫性能的研究，探索了優(yōu)化CuInS2結(jié)構(gòu)，減少表面復(fù)合，提高制氫性能的方法。主要內(nèi)容如下：1.熱注入法制備納米級(jí)CuInS2/XS（X=Cd、Zn、In）異質(zhì)結(jié)材料與制氫性能研究。本章節(jié)中，以油胺作為溶劑和配體，采用熱注入法合成了n型二元硫化物（CdS、ZnS、In2S3）修飾p型黃銅礦CuInS2納米晶的異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑。通過XRD(X-ray
4、diffraction)、Raman、HRTEM(High-resolutiontransmissionelectronmicroscopy)表征了其異質(zhì)結(jié)構(gòu)成核的結(jié)構(gòu)特征，具有較好的結(jié)晶性；UV-Vis結(jié)果表明異質(zhì)結(jié)構(gòu)的吸收限發(fā)生不同程度的藍(lán)移，拓寬了光譜吸收范圍；同時(shí)比較了不同化合物修飾CuInS2形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶光催化劑的光催化制氫性能，結(jié)果顯示，CuInS2/ZnS光催化劑具有最佳的產(chǎn)氫效果，最高效率達(dá)到-1-1了19.20μmol·g·h，計(jì)算所得量子效率為0.35%。其中，pn異質(zhì)結(jié)構(gòu)促進(jìn)了電子和空穴的有效分離和轉(zhuǎn)移是其
5、相比純相CuInS2效率增加的主要原因。2.機(jī)械化學(xué)法制備微納米級(jí)CuInS2/TiO2異質(zhì)結(jié)材料與制氫性能研究。相比較熱注入法，機(jī)械化學(xué)法通過粉碎、研磨和壓縮等轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，固態(tài)反應(yīng)下瞬間放熱產(chǎn)生物理/化學(xué)變化生成目標(biāo)產(chǎn)物，具有高能效、高產(chǎn)出、周期短等優(yōu)I摘要上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文點(diǎn)。本章節(jié)使用機(jī)械化學(xué)法研磨化學(xué)計(jì)量比的Cu、In、S單質(zhì)，合成了微納米級(jí)別的CuInS2，通過XRD、Raman、HRTEM表征，結(jié)果表明微納米晶具有很高的結(jié)晶度；UV-Vis結(jié)果表明產(chǎn)物具有較好的可見光吸收性能。在此基礎(chǔ)上，采用機(jī)械球磨加水解鈦源的方法
6、對(duì)微納米晶CuInS2表面進(jìn)行n型TiO2修飾，并對(duì)其進(jìn)行了制氫性能的測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)雙（乙酰丙酮基）二異丙基鈦酸酯（簡稱TDAA）作為鈦源時(shí)，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制氫效果相比純相微納米晶CuInS2有明顯的增加。本論文通過n型半導(dǎo)體與p型CuInS2半導(dǎo)體材料之間構(gòu)建pn異質(zhì)結(jié)構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)CuInS2微粒表面的性質(zhì)剪裁，為進(jìn)一步提高CuInS2材料的制氫轉(zhuǎn)換效率提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論支持。關(guān)鍵詞：CuInS2；異質(zhì)結(jié)構(gòu)；制氫；熱注入法；機(jī)械化學(xué)法論文類型：基礎(chǔ)研究IIMaster'sthesisofShanghainormaluniversit
7、yAbstractThesistheme:PreparationofHeterojunctionCopper-basedCompoundNanoparticlesandTheirApplicationsonHydrogenProductionMajor:CondensedMatterPhysicsDegreeapplicant:QiupingChenSupervisor:Prof.YiwenZhangAbstractAsenergyshortagesandenvironmentalissuesbecomeincreasinglyseve
8、re,peopleurgentlyneedtoseekenvironmentallyfriendlynewenergysourcesinordertosolvetheaboveproblems.Since1
