【摘要】：光催化利用太陽(yáng)能制氫和消除污染物是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。在光催化反應(yīng)中,光生電子的分離效率和入射光的利用率是決定光催化劑活性的關(guān)鍵因素,也是太陽(yáng)能能否被高效轉(zhuǎn)化利用的關(guān)鍵。本論文選取TiO2基光催化劑作為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行氫化改性研究,并應(yīng)用于模擬太陽(yáng)光下的光解水制氫;此外,還設(shè)計(jì)和制備了一系列TiO2負(fù)載的吸收頻率可調(diào)的表面等離子體共振(SPR)光催化劑(AgxAu1-x-TiO_2),應(yīng)用于有機(jī)染料羅丹明B(Rh B)在可見(jiàn)光下的催化降解。對(duì)TiO2光催化劑(如P25)的氫化處理是提高其光催化性能的有效方法。論文首先以P25為原料,采用傳統(tǒng)的浸漬-還原法制備Pt-P25催化劑前驅(qū)體,再在不同溫度下對(duì)其進(jìn)行氫化處理,運(yùn)用氫的程序升溫還原(H2-TPR)技術(shù)優(yōu)化出了催化劑的最佳氫化處理溫度為400oC;首次將傳統(tǒng)催化中的氫溢流效應(yīng)引入到催化劑的氫化處理中,結(jié)果表明,貴金屬Pt上的氫溢流效應(yīng)對(duì)P25的氫化有顯著的增強(qiáng)作用,使Pt-P25-400催化劑同時(shí)具有良好的模擬太陽(yáng)光分解水制氣活性和催化穩(wěn)定性,其產(chǎn)氫量為純P25的38倍(7.7 mmol·h·g-1)。TEM等表征結(jié)果顯示,氫溢流輔助氫化處理可以在TiO2納米顆粒表面產(chǎn)生氧空位,并形成一層無(wú)序?qū)?明顯提高了光生載流子的分離效率。結(jié)合催化劑的性能和表征結(jié)果,我們提出了氫溢流輔助氫化的反應(yīng)機(jī)理。高結(jié)晶度的一維TiO2納米帶具有光生載流子傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn),而氫溢流輔助氫化處理對(duì)高結(jié)晶度的TiO2的光催化活性具有明顯的增強(qiáng)作用。根據(jù)H2-TPR結(jié)果篩選出700 oC為最佳氫氣處理溫度,氫化的Pt-Belt-700樣品的產(chǎn)氫量達(dá)到16.6 mmol·h·g-1,是純TiO2納米帶的10倍。HRTEM,XPS,in situ Raman,EPR和正電子湮滅譜等結(jié)果表明,氫溢流輔助氫化使催化劑表面物理化學(xué)狀態(tài)發(fā)生了明顯的改變,增加了TiO2納米帶表面缺陷濃度,減少了其體相缺陷濃度,有利于光生載流子的分離,從而提高了其在模擬太陽(yáng)光下的分解水制氫活性。對(duì)氫溢流輔助氫化半導(dǎo)體光催化劑這一合成策略的普遍適用性從兩方面進(jìn)行了研究:一方面,采用不同的貴金屬,如Pd、Rh和Ru等,考察氫溢流輔助氫化TiO2的效果;另一方面,仍采用貴金屬Pt,但更換不同的半導(dǎo)體材料,如ZnO和WO3,考察氫溢流輔助氫化的效果。結(jié)果表明,氫化處理的含有不同種類貴金屬或不同種類半導(dǎo)體的光催化劑在模擬太陽(yáng)光下的分解水制氫活性都有明顯提高,證明了氫溢流輔助氫化半導(dǎo)體這一策略具有普適性。將光沉積還原法與離子交換反應(yīng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)并合成了一系列負(fù)載Ag-Au合金的光催化劑AgxAu1-x-TiO2,應(yīng)用于RhB的可見(jiàn)光降解。EDS Line-Scanning結(jié)果顯示,納米顆粒同時(shí)含有Ag和Au兩種元素,證明了合金的形成;UV-vis DRS結(jié)果表明,所得催化劑具有可調(diào)變的SPR頻率。活性測(cè)試結(jié)果表明,負(fù)載Ag-Au合金納米顆粒的光催化劑比單一組分的光催化劑的可見(jiàn)光降解RhB的活性更高;通過(guò)機(jī)械混合不同組分的光催化劑可以進(jìn)一步拓寬催化劑對(duì)入射光的吸收范圍,從而提高其光催化活性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O614.411;TQ116.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;光催化劑及其應(yīng)用[J];大眾標(biāo)準(zhǔn)化;2002年10期

2 ;納米固體光催化劑[J];機(jī)電設(shè)備;2003年05期

3 ;炭與TiO_2光催化劑的復(fù)合及協(xié)同作用研究進(jìn)展[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2004年06期

4 唐劍文;吳平霄;葉代啟;黨志;曾少雁;劉云;王菲菲;謝先法;;鈦柱撐膨潤(rùn)土光催化劑的制備及其催化性能的研究[J];地質(zhì)學(xué)報(bào);2006年04期

5 王勇;張軍;楊青林;郭林;嵇天浩;鄧元;江雷;;炭與TiO_2光催化劑復(fù)合研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年S2期

6 劉子全;;磁載TiO_2光催化劑的進(jìn)展[J];長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(高教版);2007年01期

7 李景印;韓忠宵;李朝陽(yáng);王輝;李子成;;碳納米管改性TiO_2光催化劑的制備及性能[J];化學(xué)研究;2008年01期

8 孫楊;李曉丹;楊梅;邵忠財(cái);蘇會(huì)東;洪營(yíng);;TiO_2光催化劑的研究進(jìn)展[J];渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

9 羅磊;李志光;涂飛躍;李瓊;;TiO_2光催化劑的負(fù)載技術(shù)研究進(jìn)展[J];化工科技;2008年04期

10 臧丹煒;楊亞君;;納米TiO_2光催化劑的制備及應(yīng)用[J];天津化工;2009年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 朱永法;;高能效高活性光催化劑的研究[A];第六屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 陳紅霞;;光催化劑的制備及其應(yīng)用[A];第七屆全國(guó)工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2010年

3 周秀文;;納米級(jí)TiO_2光催化劑的性能及應(yīng)用前景[A];四川省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

4 傳秀云;;納米組裝天然多孔礦物作為TiO_2光催化劑載體應(yīng)用研究[A];2004年全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 傳秀云;;天然多孔礦物作為TiO_2光催化劑載體應(yīng)用研究[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

6 楊海峰;張?zhí)O;曹陽(yáng);;TiO_2光催化劑改性的研究進(jìn)展[A];2009中國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

7 何雨洋;王家強(qiáng);;以生物粉末為模板制備高效TiO_2光催化劑[A];第十五屆全國(guó)分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2009年

8 吳保朝;丁正新;付賢智;員汝勝;;TiO_2/M_xO_y/SiO_2纖維態(tài)光催化劑的制備及催化性能研究[A];第七屆全國(guó)催化劑制備科學(xué)與技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

9 劉秀華;;貴金屬元素?fù)诫sTiO_2光催化劑[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)(2009年版)[C];2010年

10 秦祖贈(zèng);劉自力;楊克迪;文衍宣;;含銦、鉍可見(jiàn)光催化劑的研究進(jìn)展[A];第七屆全國(guó)工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 董小雷;環(huán)保技術(shù)新寵——光催化劑[N];中國(guó)化工報(bào);2002年

2 蔡忠仁;高效光催化劑抑菌防霉[N];中國(guó)化工報(bào);2011年

3 ;納米固體光催化劑獲發(fā)明專利[N];今日信息報(bào);2003年

4 蔡忠仁;納米固體光催化劑獲發(fā)明專利[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

5 羅海基;住友化工開(kāi)發(fā)出可見(jiàn)光型氧化鈦光催化劑[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

6 記者 吳苡婷;書(shū)寫(xiě)“水變氫”的傳奇[N];上海科技報(bào);2011年

7 武文;二氧化鈦?zhàn)詽嵅ＡТ笫袌?chǎng)正在形成[N];中華建筑報(bào);2002年

8 ;日本開(kāi)發(fā)出一種高效分解水的新型催化劑[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2002年

9 胡連榮;日本高速路的立體環(huán)保舉措[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2003年

10 虹影;日本開(kāi)發(fā)降溫新建材[N];中國(guó)房地產(chǎn)報(bào);2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 滕鳳;TiO_2光催化劑的改性研究及其器件化應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

2 董淑英;鋅、鉍系/石墨烯可見(jiàn)光催化劑的制備及其性能研究[D];河南師范大學(xué);2014年

3 董紅軍;IVA和VB族銀基復(fù)合氧化物的光催化活性及穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

4 劉洪燕;金屬納米粒子表面等離子體光催化劑的制備、表征和光催化產(chǎn)氫性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 曾磊;強(qiáng)降解VOC納米TiO_2光催化劑的制備及機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2015年

6 朱艷艷;結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)半導(dǎo)體光催化活性的影響研究[D];清華大學(xué);2015年

7 朱英明;納米二氧化鈦基光催化劑的改性和光催化性能研究[D];天津大學(xué);2015年

8 許士洪;可磁分離光催化劑的制備及其降解水中有機(jī)污染物性能的研究[D];上海交通大學(xué);2007年

9 劉文;金屬氧化物光催化劑的制備及降解廢氣和分解水上的應(yīng)用[D];天津大學(xué);2010年

10 袁進(jìn);介孔氧化鈦磁負(fù)載光催化劑的制備及應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];太原理工大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黃艷;硫化物摻雜TiO_2光催化劑的合成及性質(zhì)研究[D];西北大學(xué);2011年

2 李亞男;幾種水生植物葉和幾種植物粉模板TiO_2光催化劑的合成及其性能研究[D];云南大學(xué);2012年

3 饒硯迪;三元光催化劑TiO_2-Ca(OH)_2-Graphite的設(shè)計(jì)、制備及在太陽(yáng)光下降解染料廢水的研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 劉曉霞;尖晶石型復(fù)合氧化物的制備及其光催化性能的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 趙成;聚苯胺負(fù)載氧化亞銅磁性可見(jiàn)光催化劑的制備及催化性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

6 馬帥華;復(fù)合型硫化物光催化劑催化還原CO_2的性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

7 王歡;Ag@AgX插層復(fù)合物光催化劑的制備及活性研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

8 馬春紅;上轉(zhuǎn)換發(fā)光劑/TiO_2復(fù)合膜的制備及其光催化降解污染物同時(shí)制氫的研究[D];遼寧大學(xué);2015年

9 王平;新型光催化劑及光降解塑料薄膜的制備[D];鄭州大學(xué);2015年

10 黃民忠;可面對(duì)船舶污水的稀土上轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料的研究[D];集美大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2299722