環(huán)境污染和能源危機已經(jīng)成為實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展中急需解決的兩個重要問題。尋找清潔的可再生能源被視為緩解環(huán)境壓力、解決能源危機的重要途徑。太陽能是一種清潔的可再生能源,大量關(guān)于太陽能使用的研究已經(jīng)被相繼報道出來。氫氣（H2）是一種高能量密度的清潔能源。自利用紫外光（UV）第一次成功的使用TiO2光催化裂解水后,基于半導體的光催化裂解水制氫代表了一種將光能轉(zhuǎn)換為化學能的新途徑。半導體光催化將水裂解成H2和O2,被認為是最有希望產(chǎn)生綠色的可再生能源的方法,該過程分別包括水的光還原和光氧化反應。由半導體能帶理論和光催化原理可知,只有光子的能量大于半導體的帶隙寬度才能激發(fā)半導體進行有效的光催化反應。常規(guī)的半導體光催化裂解水制氫體系絕大部分利用的是太陽光譜中高頻的紫外光。然而可見光和近紅外光占據(jù)了太陽光譜的絕大部分,所以光催化裂解水制氫技術(shù)只有利用好可見光和近紅外光才能夠有效的解決環(huán)境污染和能源危機問題。根據(jù)上述的背景以及我們的條件,我們設計了一系列的半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光催化劑用于光裂解水產(chǎn)氫。具體細節(jié)內(nèi)容如下:1.首先,基于碳點（CDs）優(yōu)越的光電子特性和鉑（Pt）團簇活躍的析氫位點,我們設計出功能... 

【文章來源】：揚州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１半導體光生載流子遷移動力學過程示意圖［６］

氣和氧氣（ＡＧ?＝?２３７ＫＪ?ｍｏｌ－１），光子的能量必須大于等于從水分子中轉(zhuǎn)移一個電子所需的能??量（１．２３ｅＶ）；并且催化劑必須能同時滿足水的還原半反應電勢，Ｅｒｃｄ＜０Ｖ（ｐＨ＝Ｏ，?ＮＨＥ）和水??的氧化半反應電勢，Ｅ〇ｘ＞１．２３Ｖ（ｐＨ＝０，?ＮＨＥ）。常見的半導體功函數(shù)見圖１．３［９］。??Ｖ（ＮＨＥ＞?￥?，?Ｑ?〇?ｆ?Ｖ（ＳＣＥ）??ｒ?－２０?ｐ?Ｉ?Ｓ?Ｏ＇??＿?中午?Ｓ?ｆ?＂２〇??－－ｔｏ?■〇?〇４?Ｌ?〇ｒ??．土－?＿?Ｃ??一Ｈ．Ｕ?－－－?Ｃ???－１０??－４．０?－?－午半年?ｑ??＾?★－??－?００?－??ｙｈ?＿?〇〇??：?＾〇Ｈ，０，???．?１?〇?＿?一?ＡｆＡｇ?＾??３．?４．?Ｘ？?－?１．０??－６．０?－?—?Ｏ＇?＜Ｃｃ．??如?★?ＣＨ?ＯＨ?ＣＨ?ＯＨ?＾??＊?２．０?－??永?－?２．０??－７．０?－?．?如知??？?３＿〇?－?”??－３．０??－８．０?Ｌ??圖１．３各種半導體化合物的能帶結(jié)構(gòu)同水分解電位的對應關(guān)系［９］。??

?ＡＧ?＜?０?（ｄｏｗｎｈｉｌｌ）?＋ｅｔｃ－??圖１．２光催化反應的分類示意圖Ｗ。??光催化裂解水制氫反應??氫氣是一種具有很高熱值的清潔能源，燃燒后只產(chǎn)生水而不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，并且??氫氣還是一種用途廣泛的化工原材料，在不飽和烴的加氫合成以及氨的合成都需要大量的??氫氣加入。然而，通過傳統(tǒng)的電解水、生物質(zhì)制氫和化石能源提取等方法進行制備氫氣需??要大量的能量加入，因此，開發(fā)出高效、低能耗和綠色的制氫的方法具有重要的意義。光??催化裂解水制氫是通過光催化過程將取之不盡，用之不竭的太陽能轉(zhuǎn)化為氫能，被認為是??高效、低能耗和綠色的制氫途徑［８］。光催化材料在光照的條件下產(chǎn)生光生電子空穴對，光??生電子遷移至半導體表面后，進一步將水中的氫離子還原成氫氣。理論上要使水分解為氫??氣和氧氣（ＡＧ?＝?２３７ＫＪ?ｍｏｌ－１）


本文編號：3273811