本文關(guān)鍵詞：一維ZnO或ZnS基復(fù)合光催化劑的制備及制氫性能研究

  更多相關(guān)文章： ZnO/ZnS-CuS納米棒 ZnS/CuS納米管 ZnO/CdS-In_2S_3納米棒 光催化分解水制氫 界面電荷遷移

【摘要】：隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染成為當(dāng)今世界面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。氫氣作為一種清潔能源受到了很大的追捧,現(xiàn)階段制備氫氣的方法很多,其中光解水制氫是最環(huán)保的,因?yàn)樗恍枰�、水和催化�?即可實(shí)現(xiàn)氫氣的產(chǎn)生。ZnO和ZnS在光激發(fā)下能快速產(chǎn)生電子-空穴對(duì),且其導(dǎo)帶位置均低于H+/H2還原電勢(shì),可以分解水產(chǎn)生氫氣。然而,ZnO和ZnS的禁帶寬度較大,只能吸收紫外光,大大限制了其實(shí)際應(yīng)用,因此,對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體ZnO和ZnS進(jìn)行修飾,使其具有可見(jiàn)光響應(yīng)顯得及其重要。本文通過(guò)ZnO納米棒和ZnS納米管與其他半導(dǎo)體(CuS、CdS、In_2S_3)復(fù)合得到復(fù)合光催化劑,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了SEM、TEM、XRD、XPS、PL和UV-vis DRS等相關(guān)表征。本文制備的復(fù)合催化劑在可見(jiàn)光照射且不添加任何貴金屬助催化劑的情況下,在Na2S和Na2SO3混合溶液中表現(xiàn)出良好的光催化制氫性能。全文主要包括以下三方面的研究?jī)?nèi)容:1、經(jīng)過(guò)低溫生長(zhǎng)、硫化反應(yīng)和陽(yáng)離子交換反應(yīng)制備ZnO/ZnS-CuS核殼結(jié)構(gòu)納米棒。在可見(jiàn)光(λ400 nm)照射下,ZnO/ZnS-CuS復(fù)合物在0.35 M Na2S和0.25 M Na2SO3的混合水溶液中,在沒(méi)有任何貴金屬助催化劑存在下,表現(xiàn)出很強(qiáng)的催化制氫活性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CuS的含量顯著影響催化劑的光吸收范圍和光催化性能。當(dāng)CuS含量為2 mol%時(shí),產(chǎn)氫速率最高,達(dá)52.75μmol·h-1,比相應(yīng)的ZnO/ZnS提高近50倍。我們推測(cè)ZnO/ZnS-CuS核殼納米棒良好的光催化性能可能源于光吸收的增強(qiáng)、有效的電荷分離和ZnS-CuS的異質(zhì)結(jié)構(gòu)引起的界面電荷遷移。2、通過(guò)模板法制備ZnS納米管,再通過(guò)陽(yáng)離子交換反應(yīng)制備ZnS/CuS復(fù)合納米管�？疾炝嗽诳梢�(jiàn)光(λ420 nm)照射下,在不加任何助催化劑的情況下,ZnS/CuS納米管在Na2S和Na2SO3水溶液中的催化制氫性能。當(dāng)CuS與ZnS摩爾比為2.27%時(shí),光催化制氫性能最好,產(chǎn)氫速率為56.47μmol·h-1,比ZnS納米管提高了85倍以上。光催化性能的大幅提高可能是由于較大的比表面積提供更多的活性位點(diǎn)和ZnS/CuS異質(zhì)結(jié)構(gòu)引起的界面電荷遷移。3、通過(guò)對(duì)ZnO納米棒的表面官能化得到ZnO/CdS異質(zhì)納米棒,再與In(NO_3)_3溶液進(jìn)行離子交換反應(yīng),得到ZnO/CdS-In_2S_3異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒。發(fā)現(xiàn)In_2S_3能顯著提高光催化制氫性能和有效抑制CdS的光腐蝕。當(dāng)In_2S_3的含量為0.05 mol%時(shí),產(chǎn)氫速率達(dá)到78.41μmol·h-1,比相應(yīng)的ZnO/CdS異質(zhì)納米棒提高1倍。循環(huán)實(shí)驗(yàn)顯示ZnO/CdS-In_2S_3異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒具有很好的光穩(wěn)定性。我們初步推測(cè)ZnO/CdS-In_2S_3異質(zhì)納米棒優(yōu)異的光催化制氫性能可能源于無(wú)p-n結(jié)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成和光腐蝕現(xiàn)象的有效抑制。
【關(guān)鍵詞】：ZnO/ZnS-CuS納米棒 ZnS/CuS納米管 ZnO/CdS-In_2S_3納米棒 光催化分解水制氫 界面電荷遷移
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-41
• 1.1 引言11-12
• 1.2 半導(dǎo)體光催化簡(jiǎn)介12-15
• 1.2.1 半導(dǎo)體光催化反應(yīng)機(jī)理12-14
• 1.2.2 光催化技術(shù)的局限性14-15
• 1.3 新型可見(jiàn)光響應(yīng)光催化劑的研究進(jìn)展15-24
• 1.3.1 負(fù)載助催化劑15-17
• 1.3.2 固溶體光催化劑17-18
• 1.3.3 離子摻雜光催化劑18-20
• 1.3.4 Z-型光催化劑20-21
• 1.3.5 復(fù)合半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑21-23
• 1.3.6 金屬有機(jī)配合物半導(dǎo)體光催化劑23-24
• 1.4 一維結(jié)構(gòu)光催化劑的研究概況24-27
• 1.4.1 ZnO納米棒24-25
• 1.4.2 ZnS納米管25-26
• 1.4.3 ZnO、ZnS改性研究26-27
• 1.5 立題依據(jù)及本論文擬開(kāi)展的工作27-29
• 參考文獻(xiàn)29-41
• 第二章 ZnO/ZnS-CuS核殼結(jié)構(gòu)納米棒的制備及可見(jiàn)光催化性能研究41-56
• 2.1 引言41
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分41-45
• 2.2.1 主要化學(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器41-43
• 2.2.2 ZnO/ZnS-CuS核殼結(jié)構(gòu)納米棒的制備43-44
• 2.2.3 表征44
• 2.2.4 光催化活性測(cè)試44-45
• 2.3 結(jié)果與討論45-51
• 2.3.1 ZnO基納米棒的結(jié)構(gòu)表征45-47
• 2.3.2 光催化活性及穩(wěn)定性研究47-49
• 2.3.3 光催化反應(yīng)機(jī)理49-51
• 2.4 小結(jié)51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 第三章 ZnS/CuS納米管復(fù)合光催化劑的制備及可見(jiàn)光催化性能的研究56-70
• 3.1 引言56
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分56-58
• 3.2.1 主要化學(xué)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器56-57
• 3.2.2 ZnS/CuS納米管的制備57
• 3.2.3 表征57
• 3.2.4 光催化制氫活性測(cè)試57-58
• 3.3 結(jié)果與討論58-65
• 3.3.1 ZnS納米管與ZnS/CuS復(fù)合納米管的表征58-61
• 3.3.2 光催化活性及穩(wěn)定性研究61-63
• 3.3.3 光催化機(jī)理63-65
• 3.4 小結(jié)65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 第四章 ZnO/CdS-In_2S_3異質(zhì)納米棒的制備及其可見(jiàn)光催化性能研究70-83
• 4.1 引言70-71
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分71-72
• 4.2.1 主要化學(xué)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器71
• 4.2.2 ZnO/CdS-In_2S_3異質(zhì)納米棒的制備71-72
• 4.2.3 表征72
• 4.2.4 光催化制氫活性測(cè)試72
• 4.3 結(jié)果與討論72-77
• 4.3.1 ZnO/CdS-In_2S_3異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的表征72-74
• 4.3.2 光催化活性及穩(wěn)定性研究74-76
• 4.3.3 光催化機(jī)理76-77
• 4.4 小結(jié)77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 第五章 總結(jié)與展望83-85
• 碩士期間完成的論文85-86
• 致謝86

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 盧利平;;可利用太陽(yáng)光高效轉(zhuǎn)化的新型復(fù)合光催化劑[J];功能材料信息;2008年04期

2 輝永慶,謝家理,龍素群;新型納米復(fù)合光催化劑的研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年03期

3 ;日科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新型復(fù)合光催化劑[J];中國(guó)有色金屬;2008年18期

4 ;日科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新型復(fù)合光催化劑[J];電子元件與材料;2009年02期

5 薩嘎拉;解秀娟;斯琴塔娜;張宇;照日格圖;;TiO_2/Fe_3O_4/AC復(fù)合光催化劑的制備及其光催化活性研究[J];內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)漢文版);2009年02期

6 王敏;陳平;熊闖;;聚硅硫酸鈦制備復(fù)合光催化劑及降解甲基橙的研究[J];化學(xué)工程師;2012年03期

7 王巖玲;王俊恩;葛艷秋;;Bi_2Fe_4O_9/TiO_2復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年07期

8 張新榮,楊平,趙夢(mèng)月;玻璃微球附載復(fù)合光催化劑降解有機(jī)磷農(nóng)藥[J];鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1999年01期

9 周化嵐;鄒忠;吳莎;施文健;;核殼型復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年17期

10 葉芳云;楊露;劉鵬;;Ag/AgBr/TiO_2/AC復(fù)合光催化劑的制備及其性能研究[J];廣州化工;2011年10期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張敬暢;高玲玲;曹維良;;超臨界流體干燥法制備新型TiO_2-CeO_2-SiO_2三元納米復(fù)合光催化劑及其光催化性能研究[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

2 馮妍;吳青松;張國(guó)英;;Fe_2O_3/Bi_2WO_6復(fù)合光催化劑的制備及性能[A];第六屆全國(guó)物理無(wú)機(jī)化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

3 王凱;徐志堅(jiān);韓一丹;底蘭波;張秀玲;;離子液體助TiO_2-CoFe_2O_4磁性復(fù)合光催化劑的制備[A];第十三屆全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

4 李霞;江國(guó)華;唐柏林;魏征;王小紅;;CF/N-doped BiOBr復(fù)合光催化劑的制備及性能研究[A];第十四屆全國(guó)青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

5 孫勇;房晶瑞;王魯東;;導(dǎo)電高分子/無(wú)機(jī)半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第2分冊(cè)）[C];2010年

6 李長(zhǎng)江;王勝平;鞏金龍;;磷酸銀-釩酸鉍復(fù)合光催化劑的制備與性能研究[A];第十四屆全國(guó)青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

7 叢野;龍梅;秦云;李軒科;;以炭黑為反應(yīng)性模板制備二氧化鈦/炭黑復(fù)合光催化劑[A];第十三屆全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

8 張荷美;宋秀芹;;ZnO/TiO_2復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

9 曹暮寒;吳建成;皋銀銀;敖燕輝;;磁性石墨烯負(fù)載二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能研究[A];第十三屆全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

10 李繪;張曉艷;崔曉莉;;火熱法制備嵌碳TiO_2-SiO_2復(fù)合光催化劑[A];第十三屆全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 葛進(jìn);日科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新型復(fù)合光催化劑[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 羅利軍;具有吸附/光催化協(xié)同功能的二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備及去除雙酚A的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 于秀娜;基于抗生素廢水降解的微/納米復(fù)合光催化材料的制備及降解機(jī)理研究[D];江蘇大學(xué);2015年

3 劉棟;二氧化鈦/氮化硼復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

4 徐W，

本文編號(hào)：587534