本文選題：光催化　切入點：氫能　出處：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：能源危機和環(huán)境問題被認為是當今阻礙人類發(fā)展的兩大主要因素。光催化的手段能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為清潔能源——氫能,而且其轉(zhuǎn)化過程簡單,被認為具有很大的發(fā)展?jié)摿徑膺@兩大阻礙。考慮到目前高效的光催化劑因需要貴金屬的修飾而成本過高,本文采用廉價金屬Cu、Ni對傳統(tǒng)半導(dǎo)體催化材料TiO2和CdS進行修飾改性,并且制備無需助催化劑的層狀化合物,得到催化活性高且穩(wěn)定性較好的催化劑,并對其光催化分解水產(chǎn)氫性能進行了研究。本文考查了Cu系物種負載對TiO2光催化產(chǎn)氫活性的影響。以P25為載體,采用水熱還原法、浸漬焙燒法以及浸漬焙燒還原法分別制備得到負載了Cu或其氧化物的催化劑。通過XRD、UV-Vis DRS、BET以及TEM測試手段分析不同制備方法得到的Cu系物種修飾對催化劑晶型、能帶結(jié)構(gòu)、表面以及孔結(jié)構(gòu)等的影響,討論了不同Cu系物種負載對P25光催化產(chǎn)氫性能的影響。采用水熱還原法制備了表面負載金屬鎳單質(zhì)的硫化鎘光催化劑。通過XRD、UV-Vis DRS、BET、TEM、XPS等表征手段對所制備催化劑的化學(xué)組成、能帶結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)變化等進行表征,并對不同負載量的催化劑進行了活性測試。研究發(fā)現(xiàn),當采用10 vol%乳酸為犧牲劑時,負載5 wt%鎳的硫化鎘光催化產(chǎn)氫活性相比單純的硫化鎘提高了5倍,甚至優(yōu)于負載0.5 wt%鉑作為助催化劑的樣品。通過XPS等表征手段發(fā)現(xiàn)鎳在乳酸中發(fā)揮著與其他傳統(tǒng)的犧牲劑不同的作用。通過檸檬酸絡(luò)合法制備了無貴金屬的層狀鈣鈦礦型的K0.5La0.5Bi2Ta2O9,并通過質(zhì)子化得到H-K0.5La0.5Bi2Ta2O9。通過ICP、XRD、TEM、UV-Vis DRS等表征手段考察所制備催化劑的化學(xué)組成、材料形貌、晶體結(jié)構(gòu)以及光吸收性能等,考察了不同合成溫度以及犧牲劑對H-K0.5La0.5Bi2Ta2O9產(chǎn)氫活性的影響。結(jié)果表明:這種層狀化合物在沒有助催化劑和犧牲劑條件下即具有較高活性,其光解水產(chǎn)氫量達到232.6μmol·h~-1。
[Abstract]:The energy crisis and environmental problems are considered two major obstacles to human development today. Photocatalytic means can convert solar energy into clean energy-hydrogen energy, and the conversion process is simple. It is considered that there is great development potential to alleviate these two obstacles. Considering the high cost of high efficient photocatalyst due to the need of noble metal modification, the cheap metal Cu-Ni is used to modify the traditional semiconductor catalytic materials TiO2 and CdS. In addition, the layered compounds without catalyst were prepared, and the catalyst with high catalytic activity and good stability was obtained. The effect of Cu species loading on the photocatalytic hydrogen production activity of TiO2 was studied. Using P25 as carrier, hydrothermal reduction method was used. The catalysts supported on Cu or their oxides were prepared by impregnation roasting and dipping roasting reduction methods respectively. The crystal structure and energy band structure of the catalysts were analyzed by XRDX UV-Vis DRSET and TEM measurements. The influence of surface and pore structure, etc., The effect of different Cu species on the photocatalytic hydrogen production of P25 was discussed. The surface supported nickel cadmium sulfide photocatalyst was prepared by hydrothermal reduction method. The chemical composition of the prepared catalyst was characterized by XRDX UV-Vis DRSU BETTEMXPS. The energy band structure, pore structure and surface properties were characterized. The activity of the catalysts with different loading amounts was tested. It was found that 10 volt% lactic acid was used as the sacrificial agent. The photocatalytic activity of cadmium sulfide loaded with 5wt% nickel is 5 times higher than that of cadmium sulfide alone. It is found by XPS that nickel plays a different role from other traditional sacrificial agents in lactic acid. The layered layer without precious metal is prepared by citric acid complexation. Perovskite K0.5La0.5Bi2Ta2O9 was obtained by protonation of H-K0.5La0.5Bi2Ta2O9.The chemical composition of the catalyst was investigated by means of ICP-XRDX Tem DRS and UV-Vis DRS. The effects of different synthesis temperature and sacrificial agent on the hydrogen production activity of H-K0.5La0.5Bi2Ta2O9 were investigated. The results showed that the layered compound had high activity without catalyst and sacrificial agent. The amount of hydrogen in hydrolysate reached 232.6 渭 mol 路hm-1.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TQ116.2

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