【摘要】：打造高效可控的光催化劑是借助太陽能這一清潔可再生能源的關(guān)鍵所在。而作為光催化劑最重要的性質(zhì)之一是電子傳輸能力。目前,大多數(shù)光催化劑電子傳輸能力較低,限制光催化反應(yīng)效率。碳量子點(Dots,CQDs)具有良好的水溶性、光物理穩(wěn)定性、光致發(fā)光等優(yōu)良性能,使其在光催化領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。因而,本論文以石油焦、EDTA鹽為原料制備CQDs,分別通過控制表面構(gòu)象、金屬參雜等方式提升CQDs的電子傳輸能力,主要內(nèi)容如下。通過調(diào)控CQDs表面構(gòu)象,實現(xiàn)其電子傳輸能力的提高。以石油焦為原料,濃硝酸和濃硫酸的混和酸或濃硫酸為氧化劑,借助物理氧化法在不同反應(yīng)室溫下制備出一系列CQDs(C-120、C-140、C-180、H-120、H-140和H-180)。與C-180相比,C-120表面富含更多的吸電子官能團C=O,大大提高其電子傳輸能力。將其用于光催化1量子傳輸速率,4-二氫呋喃(1,4-DHP),C-120顯示出高效的催化性能,30min時,1,4-DHP的轉(zhuǎn)化率達到99.9%,是C-180的6.5倍。據(jù)悉,H-120表面不富含吸電子官能團–SO_3H,其電子傳輸能力高于C-120。與C-120相比,其光催化1,4-DHP的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速度分別增加1.2倍和1.4倍。通過單一鋅金屬參雜量子傳輸速率,提升CQDs電子傳輸能力。為了防止強氧化性酸的使用,以Na_2[Zn(EDTA)]為原料制備鋅參雜CQDs(Zn-CQDs)。與無金屬參雜CQDs(E-CQDs)相比,Zn-CQDs的吸電子能力和給電子能力皆提高1.2倍,基于以上優(yōu)異的電子傳輸性能,Zn-CQDs在1,4-DHP的光催化中顯示出高效的催化性能,產(chǎn)物產(chǎn)率提升1.4倍,反應(yīng)速度提高1.9倍。通過雙金屬共參雜,建立CQDs內(nèi)電子熔斷器,從而提升其電子傳輸性能。以Na_2[Zn(EDTA)]和Na_2[Cu(EDTA)]為原料制備銅、鋅共參雜CQDs(Zn-Cu-CQDs)。鋅、銅離子作為電子熔斷器,在1,4-DHP光催化反應(yīng)過程中有效地制止電子-空穴的復(fù)合。與E-CQDs相比,Zn-Cu-CQDs的電子傳輸能力有了很大提高,反應(yīng)時間減短30min,轉(zhuǎn)化率提升1.5倍,反應(yīng)速度提升2.7倍。
