【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源和環(huán)境成為人們賴(lài)以生存和發(fā)展的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而隨著人民生活水平的提高和工業(yè)的發(fā)展,人類(lèi)對(duì)自然資源的索取和對(duì)自然環(huán)境的破壞是越來(lái)越嚴(yán)重,例如水體污染問(wèn)題,空氣質(zhì)量下降,臭氧層破壞等。因此,解決能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題成為人們的迫切需要,成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。氫能具有清潔、高效、環(huán)境友好等特點(diǎn),是一種理想的二次能源。光催化分解水制氫,是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存的、隨時(shí)可用的化學(xué)能的最佳途徑。本論文選取五氧化二鈮光催化劑為研究對(duì)象,通過(guò)貴金屬表面沉積,催化劑的形貌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),半導(dǎo)體耦合等方法制備了五氧化二鈮與石墨烯等復(fù)合的光催化劑,系統(tǒng)的研究了其光催化分解水產(chǎn)氫的性能以及光催化反應(yīng)機(jī)理,為開(kāi)發(fā)高性能的可見(jiàn)光型催化劑,拓展其在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用提供新的思路,主要內(nèi)容概括如下:(1)通過(guò)水熱法合成了一種新穎的由Nb_2O_5微球和石墨烯組成的多相復(fù)合物。通過(guò)XRD,SEM,FTIR,Raman,XPS以及DRS等手段對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明Nb_2O_5微球均勻的分布在石墨烯表面并且在Nb_2O_5微球和石墨烯之間形成了Nb O C鍵,這個(gè)化學(xué)鍵的形成可以使得兩種化合物之間的連接更加緊密,并且有利于電荷的傳遞和分離。當(dāng)復(fù)合物組成達(dá)到最佳量比時(shí),其光解水產(chǎn)氫性能得到了很大的提高。在10 h紫外可見(jiàn)光照下,當(dāng)石墨烯含量為4%時(shí),催化劑產(chǎn)氫量大約為8824μmol mg-1,這大約為Nb_2O_5微球產(chǎn)氫量的3倍。(2)通過(guò)水熱法制備了一種新型的硫化鎘納米粒子修飾的五氧化二鈮納米棒/氮摻雜石墨烯復(fù)合光催化劑。在可見(jiàn)光的照射下,這種無(wú)貴金屬的三組分光催化劑具有較好的催化活性。當(dāng)硫化鎘納米粒子的負(fù)載量為20%時(shí),CdS-Nb_2O_5復(fù)合光催化劑的最佳產(chǎn)氫量為420μmol·g-1。在可見(jiàn)光的照射下,CNG2的產(chǎn)氫量約為800μmol·g-1,是同等光催化條件下CdS納米粒子產(chǎn)氫量的7.7倍。光催化活性的提高主要是由于Nb_2O_5納米棒的大的長(zhǎng)徑比,CdS-Nb_2O_5異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成,NGR的優(yōu)異的導(dǎo)電性。研究結(jié)果可以為以后三組分非貴金屬光催化劑的設(shè)計(jì)提供新的思路。(3)通過(guò)水熱的方法合成了新型的Cu摻雜InNbO_4可見(jiàn)光型復(fù)合光催化劑。通過(guò)XRD,TEM等方法對(duì)復(fù)合光催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)的表征,同時(shí),也測(cè)試其光電化學(xué)性能。在可見(jiàn)光的照射下,這種復(fù)合光催化劑具有較好的催化活性。在可見(jiàn)光的照射下,當(dāng)Cu離子的負(fù)載量為4%時(shí),InNbO_4-Cu復(fù)合光催化劑的最佳產(chǎn)氫量為340μmol·g-1,是同等光催化條件下InNbO_4產(chǎn)氫量的3.5倍。研究結(jié)果可以為以后多金屬氧化物光催化劑的設(shè)計(jì)提供新的思路。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36;TQ116.2

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本文編號(hào)：2750501