收藏本站
《中北大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

碳量子点及其银复合材料的制备与光催化性能的研究

魏志佳  
【摘要】:碳量子点是一种零维碳纳米材料,由于其具有明显的量子限域效应,表现出了许多新的物理化学性质,使它们在光催化领域有潜在应用。以炭煤作为原料,用强氧化剂处理,可以剥离得到碳量子点。这种方法适用于低成本碳源以溶液的形式大量制备。然而,阻碍这种方法进行工业大规模生产高性能碳量子点的主要因素包括两点:一是过量的氧化剂的去除,二是在酸碱中和时产生的盐类的去除。因此,要想实现高性能碳量子点的大规模生产,最重要的是发展绿色简便的制备工艺。除此之外,碳量子点的光吸收主要集中在紫外光区域,限制了它在光催化领域的应用,而原位复合银可以提高其在可见光区域的光催化活性。银与碳量子点复合不仅可以促进电荷的分离,还可以利用银的等离子体共振吸收拓宽光吸收、使碳量子点的吸收峰红移。基于此,本论文首先对煤制备碳量子点的方法进行了改进,使其适用于大规模生产,而后利用光还原制备了两种不同的复合结构,研究了结构对银改性碳量子点的影响。研究的内容以及成果主要有以下几个方面:1.用H_2O_2选择氧化煤中的有机碳制备了碳量子点,利用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、光电子能谱、荧光分光光度计和紫外-可见分光光度计等表征手段对煤和碳量子点的尺寸、结构、元素、官能团、光学性质和催化性质进行表征。结果表明:碳量子点通过H_2O_2选择氧化煤中的有机碳区域而分离晶体碳制备,形貌为类球形,尺寸为1-3nm。碳量子点主要由C和O元素构成,含有C-O、C-C、C=O、-COOH和-OH等键。对CQDs的产率进行分析,发现与报道的方法相比提高很多,并且制备方法简便,适于大规模生产。对CQDs的可见光光催化性能进行测试,发现CQDs与商业光催化P25相比,有更高的光催化活性,从而找出了一种大规模生产高效光催化剂的方法。2.针对目前CQDs在光催化方面的缺点,如可见光吸收弱、光催化活性较差等,进行改性设计。设计思路包含以下几个方面:首先,银具有等离子体共振吸收,在可见光区域有较强的吸收,与银复合可以会提高CQDs在可见光区的吸收从能增强CQDs对可见光的利用率。其次,我们对合成方法进行了设计。光还原是一种简单、快速无污染制备银复合材料的方法,我们根据CQDs的上转换性质,提出用可见光光还原原位制备Ag/CQDs纳米结构。最后,我们对光还原制备Ag/CQDs复合材料进行热力学的可行性分析。根据热力学形核原理,探究了碳量子点表面还原Ag+原位制备Ag/CQDs复合材料的热力学条件,证明了光还原制备Ag/CQDs复合结构在热力学上的可行性。3.我们根据设计思路,首先用乙二醇制备的碳量子点(CQDs-1)来进行初步验证。对实验结果进行测试分析,发现光还原过程与设计思路一致。由于Ag的等离子体共振吸收与银的粒径和结构有关,因此Ag对CQDs的改性有条件限制。为了找出Ag/CQDs复合结构光吸收和光催化之间的关系,我们用第二种碳源制备的碳量子点(CQDs-2)光还原制备与Ag/CQDs-1不同的结构。通过光吸收和光催化性能测试,我们发现Ag/CQDs-1与Ag/CQDs-2相比,尺寸较小,可见光吸收明显增强,进而可将光的催化性能也大大提高。最后,我们对影响光还原制备Ag/CQDs的因素进行了探究,找出了影响复合材料可见光区域吸收的因素,为光还原制备贵金属基复合光催化剂提供借鉴。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB33;O643.36

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 苏孟兴;庄海燕;陈翔;王晶晶;;反射隔热涂料的研制和应用[J];涂料技术与文摘;2015年09期
2 李家德;余长林;方稳;朱丽华;周晚琴;樊启哲;;异质结构AgCl/Bi_2WO_6微米球制备、表征及其光催化性能(英文)[J];催化学报;2015年07期
3 韩世同,习海玲,史瑞雪,付贤智,王绪绪;半导体光催化研究进展与展望[J];化学物理学报;2003年05期
4 何超,于云,周彩华,胡行方;Ag/TiO_2薄膜结构和光催化性能研究[J];无机材料学报;2002年05期
5 黄艳娥,琚行松;纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究[J];现代化工;2001年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛宝义;;纳米二氧化钛光催化及其在污水处理中的应用[J];石化技术;2016年06期
2 蒲施桦;解雅东;李爽;龙定彪;;TiO_2光催化剂的制备及应用进展[J];广州化工;2016年12期
3 魏志佳;李凯凯;张文宇;周雨锋;常青;胡胜亮;;碳量子点与银复合光催化剂的制备及其性能的研究[J];人工晶体学报;2016年05期
4 薛珍;齐敏;邹红;樊丽辉;刘东斌;申延明;;Co掺杂对MgAl水滑石光催化性能的影响[J];辽宁化工;2016年04期
5 张文通;陈勇;薛明;谷科成;;土壤中TNT的TiO_2光催化降解动力学研究[J];环境化学;2016年04期
6 程杨;李庆鑫;曾丹林;陈阳;王光辉;;BiPO_4纳米棒表面负载Ag_2O制备及其光催化性能研究[J];绿色科技;2016年04期
7 李燕;杨旭光;孙道胜;王爱国;汪宇;;铋基碘氧化物/煤矸石复合粉体的制备及光催化性能[J];人工晶体学报;2016年02期
8 何妍;李浩一;马嘉泽;刘丽艳;陈庆阳;辛士刚;于湛;;二氧化钛光催化降解蓝色染料的动力学研究[J];化学工程师;2016年01期
9 拓晓;李卫斌;赵晓明;;光触媒负载玻璃纤维织物的研究进展[J];成都纺织高等专科学校学报;2016年01期
10 程杨;邵辉;肖圣磷;赵慧慧;曾丹林;陈阳;王光辉;;BiPO_4负载聚吡咯的纳米异质结制备及其光催化性能研究[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2016年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余长林;周晚琴;济美;刘鸿;魏龙福;;设计和制备能量转换和环境净化的高效异质结光催化剂[J];催化学报;2014年10期
2 赫荣安;曹少文;周鹏;余家国;;可见光铋系光催化剂的研究进展[J];催化学报;2014年07期
3 李运德;张惠英;毛方桂;黄晓峰;;太阳热反射涂料颜填料选择关键技术研究[J];涂料工业;2013年04期
4 余长林;陈建钗;操芳芳;李鑫;樊启哲;YU Jimmy;魏龙福;;Pt/BiOCl纳米片的制备、表征及其光催化性能[J];催化学报;2013年02期
5 张雪芹;曲生华;苏蓉芳;徐超;;建筑反射隔热涂料隔热性能影响因素及应用技术要点[J];新型建筑材料;2012年11期
6 刘瑛;王为民;傅正义;王皓;王玉成;张金咏;;Bi_2WO_6的水热合成及其光催化性能研究[J];无机材料学报;2011年11期
7 林宣益;;建筑反射隔热涂料的标准及应用探讨[J];中国涂料;2011年07期
8 余长林;杨凯;舒庆;YU Jimmy C;操芳芳;李鑫;;WO_3/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化性能[J];催化学报;2011年04期
9 周峰;田昕;马国远;;IDC机房用热管换热器节能特性试验研究[J];土木建筑与环境工程;2011年01期
10 马宏;刘文兴;孟军锋;董浩;王进忠;裴晓峥;;高性能太阳热反射隔热涂层的研制[J];现代涂料与涂装;2006年07期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张静姝;田磊;;发光碳量子点的合成与毒性[J];应用化工;2013年08期
2 刘建忠,马季骅;纳米生物标记技术研究进展[J];化学与生物工程;2005年08期
3 双少敏;卞伟;;量子点的制备及其在光化学传感器中的应用研究进展[J];山西大学学报(自然科学版);2012年02期
4 李鸿程;周群芳;刘伟;闫兵;赵一兵;江桂斌;;量子点毒性效应的研究进展[J];中国科学(B辑:化学);2008年05期
5 陈汉琼;黄伟其;;硅量子点表面钝化的发光研究[J];贵州科学;2012年04期
6 谢月娥,颜晓红,陈元平;量子点超晶格中的电子输运[J];湘潭大学自然科学学报;2005年02期
7 邢仕歌;熊齐荣;钟强;张悦;卞素敏;金涌;储晓刚;;量子点抗体偶联技术研究进展[J];分析化学;2013年06期
8 张然;吕超;肖鑫泽;骆杨;徐颖;;量子点组装还原制备多种金属微纳结构的研究[J];高等学校化学学报;2014年03期
9 张海明;钟宏杰;;量子点的制备技术及进展[J];材料导报;2004年09期
10 徐天宁;李佳;李翔;隋成华;吴惠桢;;Ag/ZnO纳米结构的荧光增强效应[J];发光学报;2014年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 楚海建;王建祥;;非均质量子点结构弹性场分析的微扰理论[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
2 金鹏;李新坤;安琪;吕雪芹;梁德春;王佐才;吴剑;魏恒;刘宁;吴巨;王占国;;宽增益谱量子点材料与器件[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-02半导体材料器件及应用[C];2012年
3 琚鑫;郭健宏;;量子化表面等离子体极化激元与耦合量子点系统相互作用的格林函数理论[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 王宝瑞;徐仲英;孙宝权;姬扬;孙征;Z.M.Wang;G.J.Salamo;;InGaAs/GaAs量子点链状结构光学性质的研究[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
5 黄伟其;刘世荣;;用量子受限模型分析硅氧化层中的锗低维纳米结构(英文)[A];贵州省自然科学优秀学术论文集[C];2005年
6 马丽丽;邵军;吕翔;李天信;陆卫;;不同密度InAs/GaAs自组织量子点的光致发光比较研究[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
7 王宝瑞;孙征;孙宝权;徐仲英;;InGaAs/GaAs链状量子点结构的光学特性研究[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
8 王鹏飞;熊永华;吴兵朋;倪海桥;黄社松;牛智川;;异变生长GaAs基长波长InAs垂直耦合量子点[A];第十五届全国化合物半导体材料,微波器件和光电器件学术会议论文集[C];2008年
9 李烨;涂洁;;砷化镓量子点太阳电池及材料的研究现状[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
10 刘鹏强;王茺;杨宇;;Si表面生长Ge量子点的研究进展[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 董映璧;俄力推纳米研究成果走向应用[N];科技日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴荣;用导电原子力显微镜研究锗硅量子点和量子环的形貌和电学特性[D];复旦大学;2007年
2 林健晖;锗硅量子点的自组织生长和微结构的研究[D];复旦大学;2009年
3 蔡其佳;锗硅量子点的制备及退火特性研究[D];复旦大学;2010年
4 邓宇翔;耦合量子点体系的电子输运研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 周海峰;半导体量子点的研究:幻数尺寸、多模发射以及不同结构的量子点[D];山东大学;2015年
6 郭祥;InGaAs量子点可控生长研究[D];贵州大学;2015年
7 刘丹青;氧化锌纳米棒载量子点的制备和光-电性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
8 宋骧骧;二维类石墨烯层状材料上量子点的研究[D];中国科学技术大学;2015年
9 侯菊英;基于碳量子点荧光技术快速测定果汁中的汞离子和有机磷农药残留[D];山东农业大学;2015年
10 王文泰;溶剂热法合成低维碳纳米材料及应用研究[D];中国石油大学(华东);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖翀;硫化物量子点的水相合成与发光性能研究[D];中南大学;2009年
2 张鹏飞;磷脂修饰量子点与细胞相互作用的研究[D];湖南大学;2009年
3 章松;硫化铅量子点溶液工艺制备与性能调控[D];华中科技大学;2013年
4 石鑫;量子点负载TiO_2纳米结构薄膜光电性能研究[D];天津理工大学;2015年
5 李霖霖;掺氮碳量子点及其发光特性研究[D];天津理工大学;2015年
6 高文玲;有限厚势垒对GaN/Al_xGa_(1-x)N球形量子点线性和非线性光吸收系数的影响[D];内蒙古大学;2015年
7 郭宇;与铁磁引线耦合的半导体量子点中的生热性质研究[D];渤海大学;2015年
8 康晓玲;杂质对耦合量子点体系Fano效应及热电效应的影响[D];辽宁大学;2015年
9 陈梦兰;电子关联效应对T型双量子点系统的Kondo效应的影响[D];四川师范大学;2015年
10 田龙龙;放射性同位素示踪法研究他汀对石墨烯量子点及其衍生物生物毒性的影响[D];兰州大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026