摘要
近年来，随着化石能源的日益匮乏，开发可再生能源已经成为当前社会亟待解决的问题。半导体光催化产氢技术为我们解决上述问题提供了一种切实有效的方法。磷的同素异形体(红磷和黑磷)都具有良好的可见光响应性能，作为一种重要的无机非金属半导体光催化材料，在光催化领域有着广泛应用。本文主要探究功能化黑磷烯和红磷纳米材料的机械化学制备方法，并探究了它们在光催化产氢、光热转换领域的应用。具体内容如下： (1)本文采用机械球磨策略，以廉价的商业红磷为原料，制备了正交相黑磷粉末晶体。制备出的克级黑磷晶体储存6个月仍保持结构和性能的稳定。拉曼和X射线衍射分析结果说明红磷转变为黑磷的关键工艺参数为球料比为500:1，转速为400rpm，氩气气氛。热重和紫外可见漫反射结果说明转化率与时间正相关，延长球磨时间到8h，红磷可以完全相转变为黑磷粉晶。 (2)提出了一种“机械球磨”与“超声剥离”相结合的新方法制备功能化黑磷烯。该方法以球磨制备的黑磷为原料，球磨过程中葡萄糖作为助磨剂对黑磷晶体进行插层和纳米化，再通过水相探头超声剥离，最终得到功能化黑磷烯。该方法制备的功能化黑磷烯的产率最高达到53%，光热转换效率最高达到34%。同时也表现出很好的光催化产氢和热催化产氢活性，分别为350和3360μmolg-1h-1。 (3)提出了一种制备功能化红磷纳米材料的机械化学方法，该方法以红磷为原料，葡萄糖作为球磨的助磨剂，通过球磨和超声过程实现纳米化，最终得到功能化红磷纳米材料。所得功能化红磷纳米材料在全光谱和可见光区的光催化产氢效率分别达到了1540和511μmolg-1h-1。
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