1. 研究目的与意义（文献综述）

随着经济的高速发展，全球对能源需求量增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。一方面，化石燃料属于不可再生能源，形成时间需数百万年，目前的消耗速度已远大于形成速度，按照目前能源日消耗量计算，现有煤储量仅仅能够继续满足130年，天然气则能维持60年，而石油只够42年^[1]。另一方面，化石燃料燃烧会产生大量温室气体及不完全燃烧产生的颗粒污染物。根据政府间气候变化专口委员会（ipcc）的报告，它指出化石燃料的燃烧和森林面积的减少是大气中co₂浓度升高的主要原因^[1]。能源短缺和环境污染是现今社会面临的主要问题，如何处理日益严峻的能源与环境问题已经是全球性的热议话题。为了实现人类社会的可持续发展，开发可循环的新型清洁能源已刻不容缓。

太阳能取之不尽用之不竭，是人类应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一。但太阳能需转化为热能、化学能或电能才能被利用。光解水制氢为太阳能直接转化为清洁、可存储的化学能提供了可能途径，被认为是化学界的“圣杯”，通过太阳能获取氢气应用前景广阔^[2]。将太阳能转化为氢能可以形成一种良性循环的能源体系。科学家已经描绘出了一种理想的氢能体系：利用太阳能分解水，再通过燃料电池将产生的h₂和o₂进行电化学反应，产生电能；产物水又可作为太阳能制氢的原料。整个体系实现了完美的循环，而且对环境没有任何污染^[3]。自二十世纪七十年代，日本学者fujishima和honda发现在紫外灯光照下半导体tio₂能使水分解产生氢气以来^[4]，迄今40余年，国内外学者在新型光催化材料的探索、合成和改性以及光催化理论发展等领域开展大量的研究工作。

半导体光催化制氢技术的研究对能源和环境领域有着重大意义。图1.1为半导体制氢反应原理图。当吸收的光子能量大于催化剂的禁带宽度时，价带（vb）上的电子被激发跃迁至导带（cb），在价带上留下空穴（h ）,形成光生电子-空穴对。光生空穴具有氧化性，在价带上发生氧化反应，将h₂o氧化生成o₂；光生电子具有还原性，在导带上发生还原反应，将h 还原成h₂。半导体光催化制氢反应包括光子吸收过程，光生电荷分离迁移至表面的反应位点和光生电荷的重新复合，以及表面反应等三个步骤^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

（1）热缩聚法制备g-c₃n₄

（2）光沉积法沉积nis改性g-c₃n₄

3. 研究计划与安排

第一周至第二周，文献查阅，明确研究内容，及开题报告撰写 ；

第三周至第八周，探究合成方法对将nis沉积在g-c₃n₄上产氢性能影响；

第九周至第十四周，探究nis沉积量对改性g-c₃n₄制氢性能的影响 ；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李飞.复合tio₂纳米管阵列、杂化bivo₄光催化剂的制备及应用研究[d].郑州大学,2016.

[2] 房文健,上官文峰.太阳能光催化制氢反应体系及其材料研究进展[j].工业催化,2016,24(12):1-7.

[3] 陈喜蓉,董新法,林维明.太阳能光催化分解水制氢研究进展[j].现代化工,2006(12):25-29.