【摘要】：隨著社會經濟的發(fā)展,能源和環(huán)境成為人們賴以生存和發(fā)展的重要的物質基礎。然而隨著人民生活水平的提高和工業(yè)的發(fā)展,人類對自然資源的索取和對自然環(huán)境的破壞是越來越嚴重,例如水體污染問題,空氣質量下降,臭氧層破壞等。因此,解決能源短缺和環(huán)境污染問題成為人們的迫切需要,成為人們關注的焦點。氫能具有清潔、高效、環(huán)境友好等特點,是一種理想的二次能源。光催化分解水制氫,是將太陽能轉化為可儲存的、隨時可用的化學能的最佳途徑。本論文選取五氧化二鈮光催化劑為研究對象,通過貴金屬表面沉積,催化劑的形貌結構設計,半導體耦合等方法制備了五氧化二鈮與石墨烯等復合的光催化劑,系統(tǒng)的研究了其光催化分解水產氫的性能以及光催化反應機理,為開發(fā)高性能的可見光型催化劑,拓展其在太陽能轉換領域的應用提供新的思路,主要內容概括如下:(1)通過水熱法合成了一種新穎的由Nb_2O_5微球和石墨烯組成的多相復合物。通過XRD,SEM,FTIR,Raman,XPS以及DRS等手段對所制備的樣品進行了表征。結果表明Nb_2O_5微球均勻的分布在石墨烯表面并且在Nb_2O_5微球和石墨烯之間形成了Nb O C鍵,這個化學鍵的形成可以使得兩種化合物之間的連接更加緊密,并且有利于電荷的傳遞和分離。當復合物組成達到最佳量比時,其光解水產氫性能得到了很大的提高。在10 h紫外可見光照下,當石墨烯含量為4%時,催化劑產氫量大約為8824μmol mg-1,這大約為Nb_2O_5微球產氫量的3倍。(2)通過水熱法制備了一種新型的硫化鎘納米粒子修飾的五氧化二鈮納米棒/氮摻雜石墨烯復合光催化劑。在可見光的照射下,這種無貴金屬的三組分光催化劑具有較好的催化活性。當硫化鎘納米粒子的負載量為20%時,CdS-Nb_2O_5復合光催化劑的最佳產氫量為420μmol·g-1。在可見光的照射下,CNG2的產氫量約為800μmol·g-1,是同等光催化條件下CdS納米粒子產氫量的7.7倍。光催化活性的提高主要是由于Nb_2O_5納米棒的大的長徑比,CdS-Nb_2O_5異質結構的形成,NGR的優(yōu)異的導電性。研究結果可以為以后三組分非貴金屬光催化劑的設計提供新的思路。(3)通過水熱的方法合成了新型的Cu摻雜InNbO_4可見光型復合光催化劑。通過XRD,TEM等方法對復合光催化劑進行了系統(tǒng)的表征,同時,也測試其光電化學性能。在可見光的照射下,這種復合光催化劑具有較好的催化活性。在可見光的照射下,當Cu離子的負載量為4%時,InNbO_4-Cu復合光催化劑的最佳產氫量為340μmol·g-1,是同等光催化條件下InNbO_4產氫量的3.5倍。研究結果可以為以后多金屬氧化物光催化劑的設計提供新的思路。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ116.2

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本文編號：2750501