本文關鍵詞：若干含Ga、In硼酸鹽的光催化性能優(yōu)化

  更多相關文章： 鎵硼酸鹽 銦硼酸鹽 光解水制氫 助催化劑

【摘要】：半導體材料光催化分解水制氫具有體系簡單、成本低的優(yōu)點,被認為是制備清潔能源最為綠色的途徑。尋找新的高效催化劑和通過改性提高已有催化劑的效率是目前光解水研究領域的主要內容。本課題以d10電子構型的鎵,銦的硼酸鹽為研究目標,一方面尋找前人尚未研究的半導體材料,拓展能夠光解水制氫的催化劑種類;另一方面,通過優(yōu)化催化劑,逐步理解制約催化活性的因素,從機理層面上探索出優(yōu)化催化性能的普適方法,供他人參考。此外本文對幾種鎵硼酸鹽進行了光催化降解亞甲基藍測試,并對d0電子構型的Nb,Ta硼酸鹽進行了光解水初步測試。本論文主要結論如下:1.對MGa2B_2O_7(M=Ba,Sr),CaGaBO_4,MBiGaB_2O_7(M=Ca,Cd),YGa_3(BO_3)_4等鎵硼酸鹽進行了合成,表征和光催化性質研究,這幾種鎵硼酸鹽降解亞甲基藍活性普遍較低,且只有YGa_3(BO_3)_4具有紫外分解水制氫活性。2.研究了PbGaBO_4光催化性質。PbGaBO_4帶寬3.8eV,價帶主要由O p構成,導帶主要由Ga s和Pb p構成。紫外,20%甲醇水體系中,高溫固相法合成的PbGaBO_4溶液雙負載1%Pt+1%Ru后催化速率相對母體提高約4倍(分別為41.9μmol/g/h,10.1μmol/g/h),活化鎵法合成的PbGa BO_4溶液雙負載1%Pt+1%Ru后催化速率相對母體提高約4.5倍(分別為36.4μmol/g/h,8.1μmol/g/h)。雙負載是一種較好的優(yōu)化方法,能夠促進光生電荷的分離,減少復合,有效提高催化活性。此外,PbGaBO_4在水中輕微分解,而Pt,Ru負載不僅能夠提高光催化性能,還能保證樣品穩(wěn)定不分解。3.研究了YGa_3(BO_3)_4光催化性質。YGa_3(BO_3)_4 20%甲醇水體系中母體制氫速率1.5μmol/g/h,光負載2%Pt后制氫速率4.4μmol/g/h,催化劑在光催化體系中穩(wěn)定不分解。雖然母體活性較低,但有望通過多種負載,摻雜金屬離子等改性手段優(yōu)化其光催化性能,拓寬其應用范圍。4.水熱法合成的InBO_3形貌較好,帶寬5.2eV,價帶頂端主要由O 2p構成,導帶底端主要由In 5s構成,紫外、甲醇水體系(20ml甲醇,50ml蒸餾水)HY-InBO_3-240℃產氫速率18.2μmol/g/h,350℃氧氣條件退火處理5h改善表面缺陷狀況后,活性提高至29.5μmol/g/h,通過NiOx浸漬負載可進一步提高到56.1μmol/g/h,是母體的3倍。通過等改性措施,InBO_3的紫外光解水制氫能力提高了。此外,嘗試在In位摻雜10%～30%的Ga調節(jié)帶寬和載流子濃度,實驗結果表明隨著摻雜濃度的增大,制氫速率下降了。5.研究了K_3Nb_3B_2O_(12)和KTaB_2O_6的光催化性質,20%甲醇水體系這兩種硼酸鹽制氫速率分別為11.9μmol/g/h和1.9μmol/g/h,雖然活性較低,但為鈮,鉭硼酸鹽的光催化性質研究及后續(xù)實驗提供了思路。
【關鍵詞】：鎵硼酸鹽 銦硼酸鹽 光解水制氫 助催化劑
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-28
• 1.1 硼酸鹽概述10
• 1.2 硼酸鹽的制備方法10-11
• 1.2.1 高溫固相法11
• 1.2.2 溶膠-凝膠法11
• 1.2.3 水熱法11
• 1.2.4 硼酸熔融法11
• 1.3 硼酸鹽的的性質及研究現(xiàn)狀11-17
• 1.4 半導體光催化分解水簡介17-20
• 1.4.1 研究背景17-18
• 1.4.2 基本原理18-19
• 1.4.3 光解水材料研究進展19-20
• 1.5 提高半導體光解水效率的措施20-25
• 1.5.1 晶體結構、結晶度、形貌20-21
• 1.5.2 氧缺陷21
• 1.5.3 犧牲劑21-22
• 1.5.4 助催化劑22-23
• 1.5.5 摻雜23-24
• 1.5.6 固溶體24-25
• 1.5.7 復合半導體異質結25
• 1.6 本論文選題的目的和意義25-28
• 2 樣品的表征及性能測試28-34
• 2.1 試劑及規(guī)格28
• 2.2 主要分析測試儀器28-30
• 2.2.1 X-射線多晶粉末衍射28-29
• 2.2.2 掃描電鏡29
• 2.2.3 紫外-可見漫反射光譜29
• 2.2.4 測定固體比表面積29
• 2.2.5 理論計算29-30
• 2.2.6 氣相色譜儀30
• 2.3 負載方法30
• 2.4 樣品光催化性能測試30-34
• 2.4.1 亞甲基藍光催化脫色30-31
• 2.4.2 光解水制氫31-34
• 3 PbGaBO_4的優(yōu)化及光催化性質34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 母體合成，表征及光催化35-39
• 3.2.1 合成35-36
• 3.2.2 表征36-37
• 3.2.3 母體樣品光解水測試37-39
• 3.3 退火優(yōu)化39-41
• 3.4 負載優(yōu)化41-48
• 3.5 小結48-50
• 4 水熱合成InBO_3的改性及光催化性質50-66
• 4.1 引言50-52
• 4.2 母體合成，，表征及光催化52-55
• 4.2.1 合成52
• 4.2.2 表征52-54
• 4.2.3 母體樣品光解水測試54-55
• 4.3 退火優(yōu)化55-58
• 4.4 負載優(yōu)化58-61
• 4.5 摻雜61-65
• 4.5.1 合成61-62
• 4.5.2 表征62-64
• 4.5.3 摻雜樣品光解水測試64-65
• 4.6 小結65-66
• 5 其他幾種含鎵硼酸鹽的合成，表征及光催化測試66-80
• 5.1 引言66
• 5.2 BaGa_2B_2O_7的合成，表征及光催化66-71
• 5.2.1 催化劑的結構及樣品制備66-67
• 5.2.2 表征67-68
• 5.2.3 光催化測試68-71
• 5.3 CdBiGaB_2O_7的合成，表征及光催化71-74
• 5.3.1 催化劑的結構及樣品制備71-72
• 5.3.2 表征72-73
• 5.3.3 光催化測試73-74
• 5.4 YGa_3(BO_3)_4 的合成，表征及光催化74-78
• 5.4.1 催化劑的結構及樣品制備74-75
• 5.4.2 表征75-76
• 5.4.3 光催化測試76-78
• 5.5 小結78-80
• 6 Ta，Nb硼酸鹽的合成與光催化性質80-86
• 6.1 引言80-81
• 6.2 實驗部分81
• 6.3 結果與討論81-85
• 6.3.1 K_3Nb_3B_2O_(12)表征及光催化結果81-83
• 6.3.2 KTaB_2O_6表征及光催化結果83-85
• 6.4 小結85-86
• 7 結論與展望86-88
• 致謝88-90
• 參考文獻90-98
• 附錄98-118
• 附錄一 負載助催化劑優(yōu)化In_2TiO_5光催化性能98-106
• 附錄二 Ba_2InTaO_6的合成、改性及紫外光催化全分解水性質106-118
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表論文118

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 潘廣明;;一種硼酸鹽極壓劑的性能與應用[J];石油煉制與化工;1982年08期

2 王佰亮;王國勝;王紅心;姜彬;;多金屬硼酸鹽的研究進展[J];遼寧化工;2008年07期

3 袁光輝;黨曉翠;;硼酸鹽晶體的拓撲結構及結構分類研究[J];安康學院學報;2010年01期

4 歐陽萍;張磊;盧東亮;林濤;;空曠骨架化合物硼酸鹽的研究進展[J];廣東化工;2013年06期

5 黃國良;;硼酸鹽添加劑[J];石油煉制與化工;1979年12期

6 李慶余,高才昌;硼酸鹽對細菌α-淀粉酶的穩(wěn)定作用[J];微生物學通報;1981年03期

7 高世揚,李國英;鹽鹵硼酸鹽化學(Ⅰ)——含硼鹽鹵天然蒸發(fā)過程中硼酸鹽的行為[J];高等學�；瘜W學報;1982年02期

8 喬桂芬;;硼酸鹽潤滑劑用于齒輪切削[J];精細與專用化學品;1985年06期

9 ;硼酸鹽極壓劑裝置正在興建[J];石油煉制與化工;1985年10期

10 高世揚,陳志剛,馮九寧;鹽鹵硼酸鹽化學——Ⅳ.濃縮鹽鹵中析出的新硼酸鹽固相[J];無機化學學報;1986年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 時喜喜;李明;袁良杰;孫聚堂;;系列金屬硼酸鹽的合成[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

2 袁光輝;薛冬峰;;硼酸鹽晶體的結構特征與新材料設計[A];2007高技術新材料產業(yè)發(fā)展研討會暨《材料導報》編委會年會論文集[C];2007年

3 武漢清;蔡斌;楊柏楓;賀歡;楊國昱;;新型二維硼酸鹽的合成與結構[A];中國化學會第28屆學術年會第8分會場摘要集[C];2012年

4 吳連枝;程琳;楊國昱;;兩個有機模板的硼酸鹽[A];中國化學會第28屆學術年會第8分會場摘要集[C];2012年

5 吳連枝;程琳;楊國昱;;一例新穎的硼酸鹽[A];中國化學會第28屆學術年會第8分會場摘要集[C];2012年

6 楊國昱;;多硼酸鹽化學研究進展[A];中國化學會第五屆全國多酸化學學術研討會論文摘要集[C];2013年

7 魏麗;楊柏楓;賀歡;楊國昱;;一例硼酸鹽的有機模板合成與結構[A];中國化學會第五屆全國多酸化學學術研討會論文摘要集[C];2013年

8 葛文偉;林彥霆;張懷金;郝霄鵬;王繼揚;;溶膠-凝膠法制備鋰的硼酸鹽薄膜[A];中國硅酸鹽學會2003年學術年會論文摘要集[C];2003年

9 楊國昱;;非心結構金屬硼酸鹽的設計合成與組裝策略[A];第十二屆固態(tài)化學與無機合成學術會議論文摘要集[C];2012年

10 楊國昱;;新穎硼酸鹽的設計合成與表征[A];2012年中西部地區(qū)無機化學化工學術研討會論文集[C];2012年

中國博士學位論文全文數據庫 前8條

1 黃廣;水（溶劑）熱條件下硼酸鹽的探索合成與表征[D];北京理工大學;2015年

2 武漢清;新穎金屬硼酸鹽的合成、結構與性質[D];北京理工大學;2014年

3 孟秦;新型硼酸鹽的合成、結構及性質表征[D];北京理工大學;2014年

4 楊陽;低溫溶劑熱條件下無機—有機雜化硼酸鹽的合成、結構及性質研究[D];大連理工大學;2011年

5 魏麗;空曠骨架硼酸鹽的模板合成、結構與表征[D];北京理工大學;2015年

6 于洋;若干鉬酸鹽與硼酸鹽化合物的合成與表征[D];吉林大學;2011年

7 汪海東;金屬配合物和硼酸鹽的合成、表征、熱分解機理及非等溫反應動力學研究[D];四川大學;2002年

8 李平;基于B-O與Ga-O簇單元構筑的微孔晶體的合成、表征及熱力學性質研究[D];陜西師范大學;2011年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 李京洋;二元金屬硼酸鹽新材料合成探索、晶體生長及光學性能研究[D];北方工業(yè)大學;2016年

2 張?zhí)鞁?新型硼酸鋁及堿（土）金屬硼酸鹽的合成與表征[D];北京理工大學;2016年

3 孫鋒;Pb_2O[BO_2(OH)],LiBaB_9O_(15)的合成和結構表征[D];新疆師范大學;2016年

4 安東海;復合堿金屬硼酸鹽光學晶體材料探索與性質研究[D];昌吉學院;2016年

5 侯玉芳;新型硼酸鹽合成及發(fā)光性質的研究[D];遼寧大學;2016年

6 王光加;含鎵硼酸鹽的合成、表征及催化性質研究[D];重慶大學;2016年

7 宋凱;若干含Ga、In硼酸鹽的光催化性能優(yōu)化[D];重慶大學;2016年

8 袁光輝;硼酸鹽的結構特征及分類研究[D];大連理工大學;2007年

9 黃宏升;鍶、鋇硼酸鹽的合成、表征及其熱化學研究[D];陜西師范大學;2007年

10 吳淑莉;新型金屬硼酸鹽的合成與性質研究[D];寧波大學;2010年

本文編號：735964