首页> 正文

混晶TiO2光催化分解水制氢及可见光响应光催化剂的研究

2020-12-01阅读(980)

混晶TiO2光催化分解水制氢及可见光响应光催化剂的研究

论文摘要

利用太阳能光催化分解水制氢是从长远角度解决人类当前严峻的能源问题和环境问题的一条重要途径。TiO2被认为是最有希望的光催化材料,但是光催化分解水制氢速率较低,可见光响应差的缺点限制了它的大规模应用。本文以提高TiO2光催化水分解制氢催化效率和研制在可见光下具有更高光催化水分解产氢活性的光催化材料为目的,考察了不同体系中影响TiO2产氢速率的因素,混晶比的影响和控制,微生物法掺碳改性TiO2的可见光催化活性,新的可见光制氢材料La2O2（CO3）-基CoO/Ni制备和光催化性能研究,得到以下研究结果:1、在分别以Na2S和甲醛为牺牲剂体系下光催化分解水制氢中反应温度对Pt/TiO2催化剂产氢速率有显著影响:提高反应温度大大提高产氢速率,其机理分析表明,提高温度促进了Na2S水解进而促进了光化学产氢,而甲醛为牺牲剂时主要是由于抑制了逆反应的进行。2、通过控制焙烧温度制备不同金红石含量的混晶TiO2,考察了金红石含量的影响,并进行了机理分析。为了解决粒径变化的影响,对溶胶凝胶法进行了改进,首次采用TiCl4和钛酸四正丁酯混合物作前驱体的方法获得了粒径均匀混晶比可控的纳米TiO2,对其光催化分解水制氢活性评价后发现其规律证实了提出的机理。3、为了获得高活性可见光响应的分解水制氢光催化剂,采用Fe对TiO2进行了掺杂,并对其特性及其氙灯照射下的光催化活性进行了考察。结果发现,Fe提高了TiO2对可见光的吸收,提高了TiO2可见光分解水制氢活性,掺Fe 2（wt）%的TiO2活性最佳,可达到3.67μmol/（gcat·h）。4、首次采用菌粉浸出液改性的方法成功制备了掺C-TiO2,对其结构进行了表征分析,对其氙灯照射下光催化分解水制氢活性考察。结果发现,C掺杂促进了TiO2对波长大于400nm的光的吸收,当菌液浓度为6.33g/L时,引入了5.657%（原子比）的C,其可见光下光催化分解水制氢速率可达10.29μmol/（gcat·h）。5、制备了一系列La2O2（CO3）-基CoO/Ni混晶催化剂并首次将其用于可见光催化分解水制氢,结果发现,氙灯照射下La2O2（CO3）-CoO-3h样品产氢活性高达31.62μmol/（gcat·h）,与Ni的混晶获得了更高的可见光催化分解水制氢活性,La2O2（CO3）-Ni-3h样品产氢活性高达84.90μmol/（gcat·h）。对其结构进行了表征,对其机理进行了初步分析。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 半导体光催化分解水制氢
  • 1.3 纳米半导体光催化材料
  • 2及其制备'>1.3.1 纳米TiO2及其制备
  • 2的改性研究'>1.3.2 TiO2的改性研究
  • 1.3.3 可见光响应光催化剂
  • 1.4 光催化反应的影响因素
  • 1.4.1 光催化剂粒径、比表面积及用量
  • 1.4.2 光源与光强
  • 1.4.3 牺牲剂及其浓度
  • 1.4.4 pH值及反应温度
  • 1.5 本论文研究内容和意义
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 所用试剂和仪器
  • 2.1.1 所用试剂
  • 2.1.2 所用仪器
  • 2.2 催化剂制备
  • 2.2.1 纳米二氧化钛的溶胶凝胶法制备
  • 2.2.2 金红石相纳米二氧化钛的四氯化钛水解法制备
  • 2.2.3 均匀粒径混晶纳米二氧化钛的制备
  • 2.2.4 负载Pt纳米二氧化钛光催化剂的制备
  • 2的制备'>2.2.5 Fe掺杂和C掺杂改性纳米TiO2的制备
  • 2O2（CO2）基复合光催化剂的制备'>2.2.6 可见光响应La2O2（CO2）基复合光催化剂的制备
  • 2.3 光催化剂的表征及分析计算
  • 2.3.1 催化剂的表征
  • 2混晶比的计算'>2.3.2 纳米TiO2混晶比的计算
  • 2.4 光催化活性评价
  • 2.4.1 光催化活性评价装置
  • 2.4.2 氢气的气相色谱定量分析
  • 第三章 温度效应及其他反应条件对光催化分解水制氢的影响
  • 3.1 反应温度对光催化分解水制氢的影响
  • 2S水溶液中光催化分解水制氢的影响'>3.1.1 反应温度对Na2S水溶液中光催化分解水制氢的影响
  • 3.1.2 反应温度对甲醛水溶液中光催化分解水制氢的影响
  • 2的影响'>3.2 其他反应条件对纳米TiO2的影响
  • 2光催化分解水制氢的影响'>3.2.1 Pt负载对纳米TiO2光催化分解水制氢的影响
  • 3.2.2 牺牲剂浓度的影响
  • 3.2.3 初始甲醛溶液的pH值的影响
  • 3.2.4 不同牺牲剂的影响
  • 3.2.5 不同光源的影响
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 混晶比的控制和金红石含量对光催化制氢的影响
  • 4.1 混晶效应
  • 2结构的影响'>4.1.1 焙烧温度对纳米TiO2结构的影响
  • 2粉末的UV-vis漫反射分析'>4.1.2 混晶纳米TiO2粉末的UV-vis漫反射分析
  • 2的光催化分解水制氢活性评价'>4.1.3 混晶纳米TiO2的光催化分解水制氢活性评价
  • 4.1.4 机理分析
  • 2的制备、表征及其活性评价'>4.2 均匀粒径混晶纳米TiO2的制备、表征及其活性评价
  • 2晶型分析'>4.2.1 改进溶胶凝胶法制备的纳米TiO2晶型分析
  • 2光催化活性'>4.2.2 均匀粒径混晶比可控纳米TiO2光催化活性
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 可见光响应分解水光催化剂初探
  • 2可见光催化分解水制氢'>5.1 Fe-改性纳米TiO2可见光催化分解水制氢
  • 2结构表征及分析'>5.1.1 Fe-掺杂改性纳米TiO2结构表征及分析
  • 5.1.2 Fe-掺杂改性纳米TiO2可见光催化分解水制氢
  • 2可见光催化分解水制氢'>5.2 C-掺杂纳米TiO2可见光催化分解水制氢
  • 2O2（CO3）基可见光响应光催化剂分解水制氢'>5.3 La2O2（CO3）基可见光响应光催化剂分解水制氢
  • 2O2（CO3）-CoO结构表征及分析'>5.3.1 La2O2（CO3）-CoO结构表征及分析
  • 2O2（CO3）-Ni结构表征及分析'>5.3.2 La2O2（CO3）-Ni结构表征及分析
  • 2O2（CO3）-Ni和La2O2（CO3）-CoO可见光催化分解水制氢'>5.3.3 La2O2（CO3）-Ni和La2O2（CO3）-CoO可见光催化分解水制氢
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 硕士期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].大连化物所提出太阳能规模化分解水制氢新策略[J]. 山西化工 2020(01)
    • [2].大连化物所提出太阳能规模化分解水制氢的“氢农场”新策略[J]. 能源化工 2020(02)
    • [3].石墨烯“绝技”解决光解水制氢难题[J]. 乙醛醋酸化工 2017(09)
    • [4].提高光催化剂光解水制氢效率的方法概述[J]. 化工技术与开发 2015(05)
    • [5].资讯[J]. 百科知识 2017(09)
    • [6].新复合催化剂高效分解水制氢[J]. 化学推进剂与高分子材料 2016(06)
    • [7].钼配合物催化水制氢研究近况[J]. 中国钼业 2017(01)
    • [8].水制氢技术路线没问题降低成本是关键[J]. 宁波化工 2019(03)
    • [9].In_2O_3/ZrO_2-TiO_2空心球复合材料的制备与光解水制氢性能[J]. 高等学校化学学报 2017(02)
    • [10].太阳能分解水制氢取得新进展[J]. 低温与特气 2016(01)
    • [11].中国科大提出光解水制氢的新机制[J]. 浙江化工 2014(01)
    • [12].利用红外光进行光解水制氢成为可能[J]. 化工管理 2014(04)
    • [13].超薄碳涂层TiO_2纳米棒的制备及光解水制氢性能研究[J]. 化工新型材料 2020(01)
    • [14].中国科大提出红外光进行解水制氢新机制[J]. 科技传播 2014(03)
    • [15].中科大提出光解水制氢的新机制[J]. 功能材料信息 2014(01)
    • [16].TiO_2光解水制氢的研究进展[J]. 四川化工 2008(04)
    • [17].TiO_2光解水制氢性能的研究进展[J]. 贵州农机化 2020(02)
    • [18].中科院宽光谱响应光催化分解水制氢研究获进展[J]. 军民两用技术与产品 2015(15)
    • [19].中国科大提出光解水制氢新机制[J]. 低温与特气 2014(01)
    • [20].可见光分解水制氢催化剂研究进展[J]. 化工生产与技术 2008(02)
    • [21].中国科大提出红外光进行解水制氢新机制[J]. 黑龙江科技信息 2014(02)
    • [22].可见光区光催化分解水制氢的研究进展[J]. 太阳能 2013(09)
    • [23].中科院化物所在宽光谱响应光催化分解水制氢研究取得新进展[J]. 功能材料信息 2015(03)
    • [24].一道高考题的四宗“最”——2010年山东理综第28题赏析[J]. 新课程导学 2013(05)
    • [25].大连化物所宽光谱响应光催化分解水制氢研究获进展[J]. 人工晶体学报 2015(06)
    • [26].光催化分解水制氢催化剂的研究进展[J]. 当代化工 2010(02)
    • [27].光解水制氢的方法及研究进展[J]. 贵州农机化 2020(03)
    • [28].金属有机配合物在光解水制氢体系中的应用[J]. 广东化工 2014(08)
    • [29].新型光解水制氢或催生光伏技术革命——访以色列理工学院太阳能燃料集优研究中心阿夫纳·罗斯柴尔德教授[J]. 化工管理 2013(13)
    • [30].显著降低水制氢成本 中国科学家研发新型高效析氢催化剂[J]. 营销界 2019(25)

    标签：;  ;  ;  

    混晶TiO2光催化分解水制氢及可见光响应光催化剂的研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5