TiO₂由于其化學性質(zhì)穩(wěn)定、無毒無害等優(yōu)點,在光催化制氫領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。然而,純TiO₂的光生電子和空穴分離效率低,極大地限制了其更一步的商業(yè)應(yīng)用。研究表明,助劑修飾是提高TiO₂光催化產(chǎn)氫性能的有效策略之一。金屬Ag由于其優(yōu)異的導電性,常作為電子助劑用于快速捕獲和傳輸光生電子,從而提高TiO₂光生載流子的分離效率。但是,對于光催化產(chǎn)氫體系,金屬Ag具有較低的界面析氫反應(yīng)速率,導致材料的光催化活性較低。為了進一步提高金屬Ag的界面析氫速率,本論文以傳統(tǒng)二氧化鈦為主體光催化劑,通過Ag納米粒子的原位硫化法和Ag-Ni一步光誘導還原法對其表面的金屬Ag進行結(jié)構(gòu)調(diào)控,探究其對TiO₂光催化產(chǎn)氫性能的影響。具體研究結(jié)果如下:第一,首先通過光誘導還原法將金屬Ag沉積在TiO₂納米顆粒表面,再以Na₂S溶液為硫源,通過原位硫化法在Ag表面生成Ag₂S,制得高效的TiO₂/Ag-Ag₂

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

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半導體光催化分解水技術(shù)的反應(yīng)機理[15]

3圖1-1半導體光催化分解水技術(shù)的反應(yīng)機理[15]同時，只有吸收能量大于其帶隙寬度的光才能使半導體被激發(fā)[24]。由于紫外光具有比可見光高得多的光子能量，紫外光響應(yīng)的催化劑通過太陽能水分解產(chǎn)生的光子能力比可見光產(chǎn)生的要好。然而，紫外光(λ<400nm)僅占太陽能總量的5%，而可見光(400≤λ≤800nm)和紅外線(λ>800nm)分別占太陽能總量的52%和43%，紫外光的可利用率相對來說較低。因此，合理地設(shè)計和制造光催化劑至關(guān)重要，這些光催化劑不僅能有效地捕獲更多的可見光或紅外光，而且能有效地提高其太陽能-氫轉(zhuǎn)化效率。圖1-2部分半導體材料的能帶分布圖[23]

5寬度(銳鈦礦gE=3.20eV，對應(yīng)吸收邊為385nm；金紅石gE=3.02eV，對應(yīng)吸收邊為410nm)[33]。這使得銳鈦礦TiO2的光吸收范圍比金紅石TiO2小，但具有更高氧化還原驅(qū)動力。銳鈦礦還具有比金紅石高得多的表面積，導致其吸附能力增強、活性位點增多。此外，雖然金紅石由于其比銳鈦礦更高的結(jié)晶度而具有更好的電荷載流子遷移率，但后者存在更多的氧空位而讓電荷分離效率提高。因此，銳鈦礦通常顯示出比金紅石高得多的光催化性能。圖1-3TiO2的四種晶型結(jié)構(gòu)：(a)銳鈦礦，(b)金紅石，(c)板鈦礦和(d)TiO2(B)[25]1.2.2二氧化鈦光催化劑的合成方法1.2.2.1溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法(Sol-Gel)通常是將金屬(或非金屬)醇鹽前驅(qū)體通過水解形成液態(tài)溶膠，后經(jīng)過溶劑的損失和聚合過程使得溶膠轉(zhuǎn)化為固態(tài)凝膠，最后通過熱處理得到納米尺寸的金屬(或非金屬)氧化物。溶膠顆粒的大小取決于溶液組成、pH和溫度，通過控制這些因素，可以調(diào)整顆粒的大校s)(hydrolysi4ROHTi(OH)O4HTi(OR)424+→+(1-5)WhereR=alkylgroup

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3002896