锆、硫共掺杂二氧化钛和氧硫钛钐的制备及其可见光催化制氢性能

论文摘要

本文研究了锆、硫共掺杂TiO2和Sm2Ti2S2O5的制备及其可见光光催化制氢性能,研究内容分为两个部分:一,锆、硫共掺杂TiO2光催化剂的制备及其可见光制氢性能研究。通过煅烧TiO2和硫脲混合物制备硫掺杂TiO2（S-TiO2）,再用浸渍.煅烧法制备了锆、硫共掺杂TiO2光催化剂（Zr-S-TiO2）。铂通过可见光原位光还原沉积法负载在Zr-S-TiO2上。以EDTA为电子给体,可见光（λ=420nm）光催化制氢为探针反应考察了催化剂的活性。实验表明:硫的掺杂使TiO2在可见光下有吸收和活性;锆的掺杂进一步提高了硫掺杂TiO2在可见光下的活性。当煅烧温度为500℃时,Pt/S-TiO2和Pt/Zr-S-TiO2可见光光催化制氢活性最高。通过XRD、UV-Vis、FT-IR等手段对掺杂催化剂进行了表征,S掺杂可在TiO2中形成S-Ti-O键,使其具有可见光吸收能力;掺入Zr4+可以有效的分离光生电子和空穴,使共掺杂催化剂相对于单一的S-TiO2具有较高的可见光制H2活性。二,光催化剂Sm2Ti2S2O5的制备及可见光制氢性能研究。通将TiCl4和SmCl3和H2O2的混合溶液滴加到NaOH溶液中制备前驱体。然后将干燥的前驱体与H2S在高温下反应合成Sm2Ti2S2O5。铂通过可见光原位光还原沉积法负载在催化剂上。以甲酸为电子给体,可见光（λ=420nm）光催化制氢为探针反应考察了催化剂的活性。实验证明,在850℃下,前驱体与H2S反应10h,可以得到Sm2Ti2S2O5,在可见光照射下具有一定的光催化活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 半导体光催化作用原理
• 2光催化剂的研究进展'>1.3 TiO₂光催化剂的研究进展
• 1.3.1 贵金属修饰半导体
• 1.3.2 金属离子掺杂
• 1.3.2.1 过渡金属离子掺杂
• 1.3.2.2 稀土金属离子掺杂
• 1.3.2.3 碱土金属离子掺杂
• 1.3.2.4 贵金属离子掺杂
• 1.3.3 非金属离子掺杂
• 1.3.3.1 N掺杂
• 1.3.3.2 S掺杂
• 1.3.3.3 C掺杂
• 1.3.3.4 F掺杂
• 1.3.4 半导体复合
• 1.3.5 离子共掺杂
• 1.3.6 表面光敏化
• 1.4 其他新型窄禁带可见光半导体光催化剂
• 1.4.1 新型可见光催化剂硫氧化物
• 1.4.1.1 硫氧化物的制备方法
• 1.4.1.1.1 固相反应法
• 1.4.1.1.2 固气反应法
• 1.4.1.1.3 溶剂热合成法
• 1.4.1.1.4 微波辐射法
• 1.4.1.2 硫氧化物纳米材料的制备方法
• 1.4.2 其他新型窄带可见光光催化剂
• 1.5 研究展望
• 1.6 选题依据和意义
• 参考文献
• 2光催化剂的制备及性能'>第二章 Zr和S共掺杂TiO₂光催化剂的制备及性能
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 催化剂的制备
• 2光催化剂的制备（高温固相）'>2.2.3.1 S-TiO₂光催化剂的制备（高温固相）
• 2光催化剂的制备（浸渍法）'>2.2.3.2 Zr-S-TiO₂光催化剂的制备（浸渍法）
• 2的制备及光催化反应'>2.2.3.3 Pt/Zr-S-TiO₂的制备及光催化反应
• 2.2.4 光催化剂的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 试样的表征
• 2.3.1.1 UV-Vis漫反射表征结果
• 2.3.1.2 试样的XRD表征结果
• 2.3.1.3 试样的FTIR表征结果
• 2.3.2 光催化性能的研究
• 2.3.2.1 S掺杂量和煅烧温度的确定
• 2.3.2.2 Zr掺杂量对光催化剂活性的影响
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 2Ti₂S₂O₅及其性能研究'>第三章 改进共沉淀-气固法合成可见光催化剂Sm₂Ti₂S₂O₅及其性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 催化剂的制备
• 3.2.5 催化剂的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 共沉淀反应条件的控制
• 2O₂的应用'>3.3.1.1 H₂O₂的应用
• 3.3.1.2 温度对反应的影响
• 3.3.1.3 NaOH用量与加入方式对反应的影响
• 3.3.2 试样的表征
• 3.3.2.1 试样的XRD表征结果
• 3.3.2.2 UV-Vis漫反射表征结果
• 3.3 光催化性能的研究
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 结论
• 致谢
• 攻读研究生学位期间的研究成果