| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| Abstract | 第9-10页 |
| 1 绪论 | 第15-28页 |
| 1.1 研究背景 | 第15-16页 |
| 1.2 光催化合成燃料 | 第16-21页 |
| 1.2.1 二氧化钛的结构及性质 | 第17-18页 |
| 1.2.2 TiO_2材料对光催化的影响 | 第18页 |
| 1.2.3 温度对光催化的影响 | 第18-19页 |
| 1.2.4 二氧化钛的改性研究进展 | 第19-20页 |
| 1.2.4.1 离子掺杂简介 | 第19页 |
| 1.2.4.2 离子掺杂对光催化活性的影响 | 第19-20页 |
| 1.2.4.3 Cu元素掺杂负载TiO_2的研究现状 | 第20页 |
| 1.2.5 TiO_2的理论研究 | 第20-21页 |
| 1.3 热化学循环 | 第21-24页 |
| 1.3.1 CeO_2/Ce_2O_3 | 第22-23页 |
| 1.3.2 钙钛矿 | 第23页 |
| 1.3.3 基于金属氧化物的两步式热化学循环的总结 | 第23-24页 |
| 1.4 光热化学循环(PTC)分解CO_2和H_2O | 第24-26页 |
| 1.5 本文研究内容 | 第26-28页 |
| 2 理论计算方法和实验系统介绍 | 第28-41页 |
| 2.1 密度泛函理论 | 第28-32页 |
| 2.1.1 Hohenberg-Kohn定理 | 第29页 |
| 2.1.2 Kohn-Sham方程 | 第29-30页 |
| 2.1.3 波恩-奥本海默近似(Born-Oppenheimer) | 第30-31页 |
| 2.1.4 单电子近似 | 第31页 |
| 2.1.5 交换关联泛函 | 第31页 |
| 2.1.6 杂化密度泛函 | 第31-32页 |
| 2.2 密度泛函计算软件介绍 | 第32-34页 |
| 2.3 实验器材 | 第34-36页 |
| 2.3.1 实验所用试剂及仪器 | 第34-35页 |
| 2.3.2 实验主要仪器设备介绍 | 第35-36页 |
| 2.4 光热化学循环分解CO_2实验系统 | 第36-37页 |
| 2.4.1 光热化学循环分解CO_2实验平台 | 第36-37页 |
| 2.5 催化剂表征分析 | 第37-41页 |
| 3 基于TiO_2光热化学循环分解CO_2 | 第41-53页 |
| 3.1 不同制备方法TiO_2催化剂的制备方法 | 第41-42页 |
| 3.1.1 溶胶-凝胶法循环纳米薄膜制备 | 第41-42页 |
| 3.1.2 水热法循环薄膜制备 | 第42页 |
| 3.1.3 P25混晶型TiO_2循环薄膜制备 | 第42页 |
| 3.2 光热化学循环光反应分析 | 第42-46页 |
| 3.2.1 三种循环材料的光热化学循环结果 | 第42-43页 |
| 3.2.2 热场发射扫描电子显微镜FESEM研究 | 第43-44页 |
| 3.2.3 XRD分析 | 第44-45页 |
| 3.2.4 固体光致发光光谱(PL)分析 | 第45页 |
| 3.2.5 三种制备方法TiO_2实验结果总结 | 第45-46页 |
| 3.3 光热化学循环实验的动力学因素分析 | 第46-48页 |
| 3.3.1 不同加热时间光热化学循环实验 | 第46-47页 |
| 3.3.2 In-situ DRIFTS分析 | 第47-48页 |
| 3.4 光热化学循环机理模型 | 第48-51页 |
| 3.4.1 XPS分析 | 第49页 |
| 3.4.2 EPR分析 | 第49-50页 |
| 3.4.3 不同光照温度的光热化学循环实验 | 第50-51页 |
| 3.4.4 机理模型 | 第51页 |
| 3.5 本章小结 | 第51-53页 |
| 4 铜负载对TiO_2光热循环分解CO_2实验机理探究 | 第53-67页 |
| 4.1 引言 | 第53页 |
| 4.2 光热化学循环实验 | 第53-54页 |
| 4.2.1 材料制备 | 第53-54页 |
| 4.2.2 光热化学循环分解CO_2产量 | 第54页 |
| 4.3 表征实验与计算模型的建立 | 第54-59页 |
| 4.3.1 材料XRD表征 | 第54-55页 |
| 4.3.2 TEM表征 | 第55-56页 |
| 4.3.3 计算模型的建立 | 第56-59页 |
| 4.3.3.1 TiO_2(anatase 101)表面构建及氧空位形成能计算 | 第56-57页 |
| 4.3.3.2 Cu-TiO_2(anatase 101)表面构建及氧空位形成能计算 | 第57-59页 |
| 4.4 两种材料的光学性能表征与计算 | 第59-62页 |
| 4.4.1 固体光致发光(PL)表征 | 第59-60页 |
| 4.4.2 UV-VIS表征 | 第60-61页 |
| 4.4.3 锐钛矿(101)表面和Cu负载锐钛矿(101)表面的DOS计算 | 第61-62页 |
| 4.5 两种材料的反应路径的计算 | 第62-65页 |
| 4.5.1 锐钛矿(101)缺陷表面与CO_2反应路径计算 | 第62-63页 |
| 4.5.2 Cu负载锐钛矿(101)缺陷表面与CO_2反应路径的计算 | 第63-64页 |
| 4.5.3 锐钛矿(101)缺陷表面和Cu负载锐钛矿(101)缺陷表面的CO_2反应路径计算 | 第64-65页 |
| 4.6 光热化学循环性能因素的验证与评价 | 第65页 |
| 4.7 本章小结 | 第65-67页 |
| 5 全文总结与工作展望 | 第67-71页 |
| 5.1 全文总结 | 第67-69页 |
| 5.2 本文的创新之处 | 第69页 |
| 5.3 对未来工作的展望 | 第69-71页 |
| 参考文献 | 第71-76页 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 | 第76页 |
