貴金屬Pt負載對CdS可見光催化分解水產(chǎn)氫性能的影響綜合實驗設(shè)計
發(fā)布時間：2021-03-08 03:51
為使學生深入了解化學學科與材料、能源等熱點研究領(lǐng)域的密切相關(guān)性,培養(yǎng)學生綜合分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新思維,設(shè)計了貴金屬Pt負載CdS光催化劑的可見光催化分解水制氫綜合化學實驗.實驗用溶劑熱法制備納米CdS光催化劑,采用粉末X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）及氮氣吸附-脫附測試對其進行了表征.在Na2S-Na2SO3犧牲體系中,可見光照射下考察了CdS光催化劑的分解水產(chǎn)氫性能,并采用原位光沉積的方法負載0.5%的貴金屬Pt作為對比.實驗結(jié)果表明,貴金屬Pt的負載可以有效提高CdS光催化劑的分解水產(chǎn)氫性能,CdS負載Pt后活性提高至原來的2.1倍,顯示出Pt作為助催化劑在半導(dǎo)體光催化體系中的重要作用.該實驗的設(shè)計綜合性較強、理論與實驗相結(jié)合,有利于培養(yǎng)學生的實驗操作能力及數(shù)據(jù)分析處理能力,同時加強對理論知識的理解.
【文章來源】：云南大學學報(自然科學版). 2020,42(S2)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
可見光催化分解水制氫反應(yīng)實驗裝置示意圖
合成得到CdS光催化劑的晶型用粉末X-射線衍射(XRD)進行分析.如圖2所示,在2θ角為26.5°,30.7°,44.0°,52.2°,70.6°,81.0°等處的衍射峰分別對應(yīng)(111),(200),(220),(311),(331)和(422)晶面,與JCPDS No.80-0019的衍射峰位置及相對強度符合,且無其他雜峰出現(xiàn),說明樣品為立方相CdS,不含有其他物相.但衍射峰寬化較為嚴重,說明樣品組成的晶�？赡芎苄�.CdS光催化劑的比表面積與孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用低溫氮吸附法分析.圖3(a)是其氮氣吸附/脫附曲線,該曲線屬于IUPAC Ⅳ型曲線,在中等相對壓力下具有明顯的回滯環(huán),但吸附平臺不明顯,說明樣品可能具有介孔結(jié)構(gòu),但孔結(jié)構(gòu)不規(guī)整,可能是晶粒之間的堆積孔或狹縫孔.圖3(b)為該樣品的BJH孔徑分布曲線,由圖可見曲線峰值出現(xiàn)在孔直徑3～4 nm處,但峰較寬,50 nm以下均有分布.說明樣品確實具有結(jié)構(gòu)不規(guī)整的介孔孔結(jié)構(gòu).該樣品的BET比表面積為139.4 m2/g,BJH孔體積為0.23 cm3/g,平均孔徑5.0 nm.
CdS光催化劑的比表面積與孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用低溫氮吸附法分析.圖3(a)是其氮氣吸附/脫附曲線,該曲線屬于IUPAC Ⅳ型曲線,在中等相對壓力下具有明顯的回滯環(huán),但吸附平臺不明顯,說明樣品可能具有介孔結(jié)構(gòu),但孔結(jié)構(gòu)不規(guī)整,可能是晶粒之間的堆積孔或狹縫孔.圖3(b)為該樣品的BJH孔徑分布曲線,由圖可見曲線峰值出現(xiàn)在孔直徑3～4 nm處,但峰較寬,50 nm以下均有分布.說明樣品確實具有結(jié)構(gòu)不規(guī)整的介孔孔結(jié)構(gòu).該樣品的BET比表面積為139.4 m2/g,BJH孔體積為0.23 cm3/g,平均孔徑5.0 nm.進一步用TEM分析樣品的微觀形貌.如圖4(a)所示,CdS光催化劑由大量顆粒堆積而成,由于CdS顆粒非常細小,聚集現(xiàn)象較為嚴重.從圖4(b)可進一步觀察到顆粒相互堆疊的狀況,晶格衍射條紋也清晰可見,單個CdS顆粒的大小約為5 nm左右,證明合成出的CdS光催化劑是納米粉體,這也是導(dǎo)致XRD衍射峰寬化的主要原因.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]銅卟啉合成及其敏化二氧化鈦光催化劑的制備——一個大學化學綜合性實驗[J]. 南志祥,李珺,張逢星,白銀娟. 大學化學. 2017(04)
[2]嵌碳TiO2的快速制備及其光催化制氫特性——介紹一個材料綜合實驗[J]. 李喬丹,馬曉清,崔曉莉. 大學化學. 2017(02)
[3]可見光催化劑Ag/Ag2O制備及其對染料脫色降解[J]. 徐瑛,余火根,貊艷平,宋佳,李永安. 化學教育. 2016(22)
[4]基于可見光催化分解水制氫的物理化學綜合實驗設(shè)計[J]. 劉鋼,朱萬春. 大學化學. 2016(09)
[5]表面反應(yīng)在半導(dǎo)體光催化水分解過程中的重要性[J]. 常曉俠,鞏金龍. 物理化學學報. 2016(01)
[6]太陽能光催化制氫的科學機遇和挑戰(zhàn)[J]. 李燦. 光學與光電技術(shù). 2013(01)
[7]在物理化學實驗中引入納米光催化綜合實驗[J]. 周愛秋,馬躍寧,許效紅. 大學化學. 2012(06)
本文編號：3070360
【文章來源】：云南大學學報(自然科學版). 2020,42(S2)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
可見光催化分解水制氫反應(yīng)實驗裝置示意圖
合成得到CdS光催化劑的晶型用粉末X-射線衍射(XRD)進行分析.如圖2所示,在2θ角為26.5°,30.7°,44.0°,52.2°,70.6°,81.0°等處的衍射峰分別對應(yīng)(111),(200),(220),(311),(331)和(422)晶面,與JCPDS No.80-0019的衍射峰位置及相對強度符合,且無其他雜峰出現(xiàn),說明樣品為立方相CdS,不含有其他物相.但衍射峰寬化較為嚴重,說明樣品組成的晶�？赡芎苄�.CdS光催化劑的比表面積與孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用低溫氮吸附法分析.圖3(a)是其氮氣吸附/脫附曲線,該曲線屬于IUPAC Ⅳ型曲線,在中等相對壓力下具有明顯的回滯環(huán),但吸附平臺不明顯,說明樣品可能具有介孔結(jié)構(gòu),但孔結(jié)構(gòu)不規(guī)整,可能是晶粒之間的堆積孔或狹縫孔.圖3(b)為該樣品的BJH孔徑分布曲線,由圖可見曲線峰值出現(xiàn)在孔直徑3～4 nm處,但峰較寬,50 nm以下均有分布.說明樣品確實具有結(jié)構(gòu)不規(guī)整的介孔孔結(jié)構(gòu).該樣品的BET比表面積為139.4 m2/g,BJH孔體積為0.23 cm3/g,平均孔徑5.0 nm.
CdS光催化劑的比表面積與孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用低溫氮吸附法分析.圖3(a)是其氮氣吸附/脫附曲線,該曲線屬于IUPAC Ⅳ型曲線,在中等相對壓力下具有明顯的回滯環(huán),但吸附平臺不明顯,說明樣品可能具有介孔結(jié)構(gòu),但孔結(jié)構(gòu)不規(guī)整,可能是晶粒之間的堆積孔或狹縫孔.圖3(b)為該樣品的BJH孔徑分布曲線,由圖可見曲線峰值出現(xiàn)在孔直徑3～4 nm處,但峰較寬,50 nm以下均有分布.說明樣品確實具有結(jié)構(gòu)不規(guī)整的介孔孔結(jié)構(gòu).該樣品的BET比表面積為139.4 m2/g,BJH孔體積為0.23 cm3/g,平均孔徑5.0 nm.進一步用TEM分析樣品的微觀形貌.如圖4(a)所示,CdS光催化劑由大量顆粒堆積而成,由于CdS顆粒非常細小,聚集現(xiàn)象較為嚴重.從圖4(b)可進一步觀察到顆粒相互堆疊的狀況,晶格衍射條紋也清晰可見,單個CdS顆粒的大小約為5 nm左右,證明合成出的CdS光催化劑是納米粉體,這也是導(dǎo)致XRD衍射峰寬化的主要原因.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]銅卟啉合成及其敏化二氧化鈦光催化劑的制備——一個大學化學綜合性實驗[J]. 南志祥,李珺,張逢星,白銀娟. 大學化學. 2017(04)
[2]嵌碳TiO2的快速制備及其光催化制氫特性——介紹一個材料綜合實驗[J]. 李喬丹,馬曉清,崔曉莉. 大學化學. 2017(02)
[3]可見光催化劑Ag/Ag2O制備及其對染料脫色降解[J]. 徐瑛,余火根,貊艷平,宋佳,李永安. 化學教育. 2016(22)
[4]基于可見光催化分解水制氫的物理化學綜合實驗設(shè)計[J]. 劉鋼,朱萬春. 大學化學. 2016(09)
[5]表面反應(yīng)在半導(dǎo)體光催化水分解過程中的重要性[J]. 常曉俠,鞏金龍. 物理化學學報. 2016(01)
[6]太陽能光催化制氫的科學機遇和挑戰(zhàn)[J]. 李燦. 光學與光電技術(shù). 2013(01)
[7]在物理化學實驗中引入納米光催化綜合實驗[J]. 周愛秋,馬躍寧,許效紅. 大學化學. 2012(06)
本文編號：3070360
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