硫化镉/硫化铅复合光催化材料的光催化产氢性能研究任务书

 2021-11-21 04:11

1. 毕业设计(论文)主要内容:

随着社会的发展和进步,我们正面临着能源短缺和环境污染的问题。因为氢气的燃烧产物是水,清洁而且无污染,所以氢能作为一种能源载体而被广泛的认为是下一代能源的理想选择。有很多方法可以产生氢气,如光催化、光电催化和电催化等。其中光催化水分解产氢因其环保、廉价、经济等优点而被认为是制备氢气的最佳策略。

半导体量子点由于量子限域效应具有增强的光生载流子的氧化还原能力,小尺寸效应从而延长了广生空穴和电子的寿命等,近年来受到广泛关注。例如,吴和她的同事报道了由于量子限域效应,制备出的硫化镉量子点具有比其块体材料更强的氧化还原能力。有很多种光催化剂,包括TiO2、ZnO、CdS、g-C3N4等,广泛应用于光催化产氢中。其中,CdS以其优异的产氢性能和可见光响应能力成为最适合的光催化剂之一。遗憾的是,CdS由于光生载流子的快速复合和光腐蚀等原因,限制了其在光催化制氢领域的进一步应用。为了进一步提高CdS的光催化性能,人们进行了许多方法的研究,包括交换量子点表面的配体,与碳材料,金属沉积或金属掺杂,形成核壳结构和耦合其他半导体等。其中,核壳结构因其性能稳定,制作便利而广受关注。

本论文拟采用热注入法和表面配体交换方法合成亲水的硫化镉/硫化铅量子点。选取合适的助催化剂,并研究助催化剂的含量对光催化产氢性能的影响。同时表征与探索硫化镉/硫化铅的组成与结构,研究其结构与性能之间的内在联系。

设计(论文)主要内容:

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1、查阅不少于15篇相关文献资料,其中近5年英文文献不少于3篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;

2、掌握量子点的制备,以及光催化产氢的性能测试;

3、掌握常用的材料表征测试的原理、方法和结果分析;

4、深入理解光催化产氢机理及光催化技术应用前景;

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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,熟悉实验所需原料、仪器和设备。确定实验技术方案,并完成开题报告;

第4-7周:掌握热注入法合成量子点以及光催化产氢的原理,设计具体的实验方案,了解并掌握相关材料表征方法的基本原理;

第8-10周:完成助催化材料修饰硫化镉/硫化铅复合材料的制备及其产氢性能测试和结构表征;

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4. 主要参考文献

[1] Q. Li, B. Guo, J. Yu, J. Ran, et al. Highlyefficient visible-light-driven photocatalytic hydrogen production ofCdS-cluster-decorated graphene nanosheets [J], J. Am. Chem. Soc., 2011,133:10878-10884.

[2] S. Bisschop, P. Geiregat, T. Aubert, Z. Hens, Theimpact of core/shell sizes on the optical gain characteristics of CdSe/CdSquantum dots [J], ACS Nano, 2018,12: 9011-9021.

[3] H. Moon, C. Lee, W. Lee, J. Kim, H. Chae,Stability of quantum dots, quantum dot films, and quantum dot light-emitting diodesfor display applications [J], Adv. Mater., 2019 11: 1804294.

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