硫化镉/石墨烯复合光催化材料CO2还原性能研究任务书

 2021-11-21 16:21:26

1. 毕业设计(论文)主要内容:

随着社会的发展与进步,对化石燃料的过度依赖及其不可避免的消耗造成大量CO2的排放,导致全球温室效应问题十分突出,进而引起了人们对全球变暖和能源危机的日益关注。利用太阳能将CO2转化为碳氢化合物燃料是解决能源短缺和全球变暖问题的一种很有效的策略。光催化CO2还原反应的主要问题集中在其低转化效率、含碳产物的选择性以及与产氢反应的竞争等。因此,开发出具有高效率光催化CO2还原性能且能有效抑制其他竞争反应的光催化剂具有十分重要的意义。

二元金属硫化物材料,特别是CdS半导体,因其对太阳光具有较好的吸收、合适的带隙结构、较大的比表面以及良好的电荷传输性能等优点已经被广泛应用于光催化分解水和CO2还原。但是单一的CdS半导体在光激发下产生的电子-空穴对易于复合,导致光生载流子的寿命短,这极大地制约了其光催化性能。因此,抑制电子-空穴对的复合,增长光生载流子的寿命是提高CdS光催化性能的关键。本论文拟利用助催化剂构建多通道电荷传输路径,实现CdS被光激发产生的电子-空穴对最大限度的分离。研究助催化材料调控CdS空心球光驱动CO2还原的活性与选择性。同时表征与探索助催化材料修饰CdS空心球的组成与结构,理解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、掌握制备CdS空心球以及助催化材料修饰CdS空心球复合材料的方法及其光催化CO2还原性能测试;

3、掌握常用的材料表征测试的原理、方法和结果分析;

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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:掌握静电自组装方法与光催化CO2还原实验原理,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CdS空心球的复合材料的制备及其性能测试和结构表征;

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4. 主要参考文献

[1] Z. Jiang, H. Sun, T. Wang, et al. Nature-basedcatalyst for visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction [J].Energy Environ. Sci., 2018, 11: 2382-2389.

[2] F. Xu, J. Zhang, B. Zhu, et al. CuInS2 sensitized TiO2 hybrid nanofibers for improved photocatalytic CO2 reduction [J]. Appl. Catal. B – Environ., 2018, 230: 194-202.

[3] C. Bie, B. Zhu, F. Xu, et al. In situ grown monolayerN-doped graphene on CdS hollow spheres with seamless contact for photocatalyticCO2 reduction [J], Adv. Mater. 2019, 1902868.

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