發(fā)布時間：2017-05-19 20:13

  本文關(guān)鍵詞：改性鈦酸鍶光催化劑的光解水產(chǎn)氫活性與光生電荷性質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾百年來,工業(yè)科技飛速發(fā)展,人類對大自然的利用和破壞日趨嚴(yán)重,化石燃料的日益消耗相應(yīng)的就帶來了環(huán)境污染問題,開發(fā)氫能保護環(huán)境從而延長大自然的壽命迫在眉睫。隨著科學(xué)家們研究得越來越深入,納米鈦酸鍶材料逐漸受到人們關(guān)注。鈦酸鍶性質(zhì)穩(wěn)定、綠色環(huán)保,成為光催化分解水制氫所需的光催化劑的一個非常好的選擇,但同時它有一個致命的缺點——對光的應(yīng)用被限制在紫外區(qū),對可見光的利用率不盡人意,而且鈦酸鍶受光激發(fā)后光生電荷分離效率低,沒有足夠多的電子累積在材料表面參與光催化產(chǎn)氫反應(yīng)。根據(jù)前人的報導(dǎo),通過采用表面修飾和離子摻雜方式可以提高材料的光催化分解水產(chǎn)氫性能,因此本文的目標(biāo)是尋找合適的改性方法和助催化劑來提高納米鈦酸鍶材料的光催化分解水產(chǎn)氫活性,具體內(nèi)容如下:1、采用PC法合成富鍶多孔的納米鈦酸鍶光催化劑。用X-射線晶體衍射儀、掃描電子顯微鏡、紫外-可見漫反射光譜儀、表面光電壓譜等表征方法測試了樣品的晶相結(jié)構(gòu)、形貌及光生電荷性質(zhì)。結(jié)果表明通過一系列的實驗操作我們確實制得了多孔形貌的納米鈦酸鍶。而后我們通過與合成純納米鈦酸鍶材料相似的實驗路徑對鈦酸鍶進行了Ni~(2+)體相摻雜,并對摻雜后的樣品進行了一系列的表征。氣相色譜的結(jié)果顯示材料的光解水產(chǎn)氫速率并沒有得到大幅改善,表面光電壓的測試結(jié)果顯示摻雜后材料的光生電荷分離效率得到提高,瞬態(tài)光電壓的測試結(jié)果則表明Ni~(2+)摻雜可以延長光生電荷的壽命,但摻雜后材料的光解水產(chǎn)氫速率并沒有得到大幅改善,說明Ni~(2+)的摻雜只是提高了光生電荷在材料體相的分離,沒有促進材料表面光催化反應(yīng)的進行。2、通過簡單的沉淀方法我們成功地將氫氧化鎳修飾到納米鈦酸鍶的表面,修飾后的納米鈦酸鍶材料光催化分解水產(chǎn)氫速率大幅提高,最高可達到純鈦酸鍶的60倍。為了探究修飾的氫氧化鎳對樣品的光生電荷行為改變情況,本實驗對各個樣品依次進行了表面光電壓測試和瞬態(tài)光電壓測試。通過表面光電壓測試結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)氫氧化鎳的存在可以有效提高材料光生電子與空穴的分離效率。瞬態(tài)光電壓的結(jié)果反映修飾后材料光生電子-空穴對的復(fù)合率下降,載流子發(fā)揮作用時間得到延長,更多的電子遷移到納米鈦酸鍶的表面參與產(chǎn)氫反應(yīng),因此在納米鈦酸鍶表面修飾氫氧化鎳可以有效提高材料的光催化分解水產(chǎn)氫活性。3、利用沉淀法將氫氧化鈷修飾到納米鈦酸鍶材料的表面,但修飾后的鈦酸鍶沒有表現(xiàn)出非常高效的產(chǎn)氫活性。根據(jù)表面光電壓和瞬態(tài)光電壓的測試結(jié)果,氫氧化鈷的修飾沒有大幅提高納米鈦酸鍶材料的光生電荷分離效率,所以將氫氧化鈷修飾到納米鈦酸鍶表面不能明顯改善材料的光催化分解水產(chǎn)氫活性。
【關(guān)鍵詞】：鈦酸鍶 助催化劑 光催化產(chǎn)氫 光生電荷性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• 英文摘要6-11
• 第一章 前言11-32
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 光催化分解水產(chǎn)氫的基本過程13-15
• 1.3 納米鈦酸鍶材料簡介15-22
• 1.3.1 納米鈦酸鍶的基本性質(zhì)15-16
• 1.3.2 鈦酸鍶的制備方法16-19
• 1.3.3 鈦酸鍶的應(yīng)用19-22
• 1.4 納米鈦酸鍶光催化劑的改性方法22-31
• 1.4.1 助催化劑負載22-25
• 1.4.2 摻雜25-28
• 1.4.3 半導(dǎo)體復(fù)合28-30
• 1.4.4 修飾30-31
• 1.5 本論文的主要內(nèi)容和意義31-32
• 第二章 鎳摻雜鈦酸鍶光催化劑的光解水產(chǎn)氫活性與光生電荷性質(zhì)研究32-45
• 2.1 實驗部分33-37
• 2.1.1 主要的試劑與儀器33
• 2.1.2 實驗步驟33-35
• 2.1.3 樣品的表征和活性評估35-37
• 2.2 實驗結(jié)果討論37-44
• 2.2.1 納米鈦酸鍶光催化劑的測試與表征結(jié)果37-39
• 2.2.2 鎳摻雜鈦酸鍶光催化劑的測試與表征結(jié)果39-44
• 2.3 本章小結(jié)44-45
• 第三章 氫氧化鎳修飾鈦酸鍶光催化劑的光解水產(chǎn)氫活性與光生電荷性質(zhì)研究45-54
• 3.1 實驗部分45-47
• 3.1.1 主要的試劑與儀器45-46
• 3.1.2 實驗步驟46-47
• 3.1.3 樣品的表征和活性評估47
• 3.2 實驗結(jié)果討論47-53
• 3.3 本章小結(jié)53-54
• 第四章 氫氧化鈷修飾鈦酸鍶光催化劑的光解水產(chǎn)氫活性與光生電荷性質(zhì)研究54-62
• 4.1 實驗部分54-56
• 4.1.1 主要的試劑與儀器54-55
• 4.1.2 實驗步驟55-56
• 4.1.3 樣品的表征和活性評估56
• 4.2 實驗結(jié)果討論56-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-63
• 參考文獻63-71
• 作者簡介71-72
• 致謝72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王桂峗,王延吉,秦婭,宋寶俊;光催化分解水制氫用CoO/CaTiO_3催化劑——制備方法及光催化作用機理探討[J];化工學(xué)報;2005年09期

  本文關(guān)鍵詞：改性鈦酸鍶光催化劑的光解水產(chǎn)氫活性與光生電荷性質(zhì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：379728