【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和社會加速發(fā)展,工業(yè)化發(fā)展帶來的大氣、水資源和土壤污染日益嚴(yán)重,能源問題和環(huán)境問題己經(jīng)演變?yōu)槿蛐詥栴}。化石燃料和工業(yè)污染排放物影響著社會發(fā)展,現(xiàn)在我們開始關(guān)注清潔的、環(huán)境友好的可再生能源。光催化技術(shù)就是利用太陽光,廣泛應(yīng)用在能源生產(chǎn)和環(huán)境污染控制方面。當(dāng)然氫能作為一種環(huán)境友好型能源,研究者已經(jīng)開始關(guān)注和研究。本文通過形貌可控,負(fù)載和復(fù)合手段對CdS進(jìn)行改性,分別制備出Au/CdS(L)、Au/CdS(G)、Ag_3PO_4/CdS復(fù)合光催化劑,對光不同材料進(jìn)行各種表征,進(jìn)行光解水制氫實(shí)驗(yàn),得出如下結(jié)論:(1)采用水熱法,L-天冬酰胺作為生物模板劑,合成了由納米薄片堆積而成的空心微球多級結(jié)構(gòu),通過沉積沉淀法合成Au/CdS光催化材料。因?yàn)镃dS特殊的空心球結(jié)構(gòu),增加了比表面積,提高了光的捕獲效率;由于Au成功負(fù)載,減小了禁帶寬度,作為電子受體和傳遞介質(zhì),可抑制電子和空穴的復(fù)合,從而提高了光催化性能。光催化實(shí)驗(yàn)表明:純CdS產(chǎn)氫效率為0.856 mmolh~(-1)g~(-1),L-天冬酰胺修飾過得CdS產(chǎn)氫效率為4.995mmolh~(-1)g~(-1),其產(chǎn)氫量是純物質(zhì)的6倍。當(dāng)Au負(fù)載量為1wt%時,產(chǎn)氫效率最高為64.173mmolh~(-1)g~(-1),是純CdS的75倍,是CdS(L)的13倍。(2)用四水硝酸鎘和硫脲為原料,以甘露醇作為一種生物模板劑,采用簡單的水熱法合成了由納米顆粒堆積而成的分散均勻,大小均一的樹枝狀CdS結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)中,Au/CdS是通過液相沉淀法合成的,可以減少禁帶寬度,加上CdS特殊的結(jié)構(gòu),都增加了半導(dǎo)體的光催化活性。通過一些表征手段EDX、XPS能證實(shí)Au成功以單質(zhì)形式被負(fù)載。研究表明,光催化活性與Au的負(fù)載量的增加并沒有成線性關(guān)系。當(dāng)Au負(fù)載量為1wt%時,產(chǎn)氫效率最高達(dá)到56.382 mmolh~(-1)g~(-1),是CdS(L)的6倍,是純CdS的66倍,其催化活性達(dá)到最佳。(3)通過共沉淀法成功的將Ag_3PO_4與Cd S兩種材料復(fù)合,形成Ag_3PO_4/CdS(L)微孔結(jié)構(gòu)。Ag_3PO_4作為添加劑有效地提高了CdS的光催化性能,在Ag_3PO_4/CdS(L)含量摩爾比為0.7:3是時,活性最高,其產(chǎn)氫效率達(dá)到26.891 mmolh~(-1)g~(-1),是CdS的27倍,是CdS(L)的5.4倍;Ag_3PO_4/CdS(L)復(fù)合光催化劑活性提高的原因主要有兩個:一方面是不同半導(dǎo)體復(fù)合促進(jìn)了光生電子和空穴的分離,影響了光催化效率;另外一方面是復(fù)合材料的比表面積大,提供了更多的活性位點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ426;TQ116.2
【圖文】：

圖 1-1 光解水產(chǎn)氫及儲氫的循環(huán)示意圖ed cycle of photocatalytic water splitting,hydrogen gene化原理不是連續(xù)的，由充滿電子的價帶（VB）和空

圖 1-2 光解水催化過程示意圖Fig. 1-2 Schematic description of photocatalytic courses for water splitting1.3 光催化材料的研究進(jìn)展

TiO2電極分解水實(shí)驗(yàn)Fig.1-3WatersplittingusingaTiO2photoelectrode.

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