CdS复合半导体光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究

论文摘要

本文研究了稀土改性CdS-TiO2复合半导体及Pt/CdS光催化剂的制备及其光催化制氢性能,分以下3部分:（1）用研磨法制备了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂。采用XRD、BET等手段对催化剂进行了表征。以Na2S/Na2SO3为电子给体,考察了光催化剂在可见光（λ≥420nm）照射下的制氢活性。结果表明,所制备的CdS-Pt/TiO2复合光催化剂具有较高制氢活性和稳定性,CdS较大的比表面积和较多的表面缺陷是CdS-Pt/TiO2光催化较高制氢活性的主要原因,CdS与TiO2的最佳复合比例为4:1（摩尔比）。（2）用浸渍-研磨和光沉积法制备了系列稀土掺杂改性的复合光催化剂CdS-Pt/RE/TiO2（RE=La、Eu、Gd、Er）,采用UV-Vis,XRD和电化学等手段对催化剂进行了表征。以Na2S/Na2SO3为电子给体,考察了光催化剂在可见光（λ≥420nm）照射下的制氢活性。结果表明CdS的复合使TiO2具有可见光活性,稀土掺杂使CdS-Pt/TiO2光催化制氢活性得到提高,La、Eu、Gd和Er掺杂后CdS-Pt/TiO2可见光分解水制氢活性分别提高了62.1%、40.4%、30.0%和34.7%。掺入稀土后,在TiO2晶体中产生晶格缺陷,引起晶格畸变,使TiO2费米能级升高,导致TiO2导带的平带电位负移,从而有利于光催化制氢活性的提高。（3）以氯铂酸为铂源,采用硅钨酸还原Pt与CdS共沉淀制备Pt/CdS,该方法简单,能耗量小,能够较好地将胶体Pt均匀分散于大比表面积的立方晶型CdS表面,形成大量的活性点,硅钨酸可能起到电子传输和交联作用,形成Pt/HPA/CdS复合结构,光催化制氢效率较高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 光催化分解水制氢原理和反应效率
• 1.2.1 光催化分解水原理
• 1.2.2 光催化分解水反应效率
• 1.3 提高光催化剂反应效率的途径
• 1.3.1 电子—空穴再结合的抑制
• 1.3.2 抑制逆反应
• 1.4 可见光催化制氢研究进展
• 1.4.1 掺杂扩展宽禁带半导体光响应范围
• 1.4.2 CdS嵌入层状复合材料
• 1.4.3 染料敏化
• 1.4.4 半导体复合
• 1.4.5 新型可见光催化剂的制备
• 1.5 半导体光催化分解水制氢展望
• 1.6 选题依据和意义
• 参考文献
• 2光催化剂的制备及其可见光制氢活性研究'>第二章 CdS-Pt/TiO₂光催化剂的制备及其可见光制氢活性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 试剂及材料
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 催化剂的制备
• 2.2.4 光催化反应
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 催化剂的XRD及比表面分析
• 2.3.2 催化剂的光吸收特性
• 2.3.3 催化剂的光催化制氢活性
• 2.4 结论
• 参考文献
• 2复合CdS光催化剂的制备及其可见光制氢活性研究'>第三章 稀土改性TiO₂复合CdS光催化剂的制备及其可见光制氢活性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 试剂及材料
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 催化剂的制备
• 3.2.4 电极的制备及电化学分析
• 3.2.5 光催化反应
• 3.3 结果与讨论
• 2复合光催化剂的制氢活性影响'>3.3.1 稀土掺杂对CdS-TiO₂复合光催化剂的制氢活性影响
• 3.3.2 催化剂的光吸收特性
• 3.3.3 催化剂的XRD分析
• ph-E)曲线分析'>3.3.4 催化剂光电流-电位(I_ph-E)曲线分析
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 硅钨酸光还原制备胶体铂作为CdS光催化剂制氢助催化剂
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 试剂及材料
• 4.2.2 主要仪器
• 4.2.3 Pt/CdS催化剂的制备
• 4.2.4 催化剂的热处理
• 4.2.5 光催化反应
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 载铂方法对Pt/CdS制氢性能的影响
• 4.3.2 硅钨酸对Pt/CdS制氢性能的影响
• 4.3.3 载Pt量对Pt/CdS制氢性能的影响
• 4.3.4 温度对Pt/CdS制氢性能的影响
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 结论
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果