隨著人口的增長、工業(yè)的發(fā)展和人類長時間的活動,使得全球氣候變暖、空氣和水污染變嚴重、自然災害增多和能源危機出現(xiàn)。因此,環(huán)境和能源成為了當今世界上兩大主題。由于對太陽能的利用,光催化降解和制氫成為了研究者的熱門領域。但是依然存在著很多問題,例如:成本高,制備過程復雜,降解速率低,產(chǎn)氫效率低等。因此本文利用自然界中豐富的物質(zhì),以一種快速簡便的方法,制備出性能優(yōu)良的光催化劑。本文利用水熱法在不同pH值的溶液中合成了不同相和形貌的鍶鈦（Sr/Ti）體系材料,NaOH和HF作為酸堿調(diào)控劑,并分析了光催化降解RhB的機理。選用水熱法合成的鈦酸鍶（SrTiO3,STO）作為后續(xù)的研究材料,并通過化學鍍法將NiP修飾在STO的表面,在紫外光下,以甲醇溶液為犧牲劑,探究NiP修飾對光催化產(chǎn)氫性能的影響,結(jié)果表明,產(chǎn)品的最高光催化產(chǎn)氫速率是修飾前STO的3倍。再進一步細化鈦酸鍶的制備方案,評價產(chǎn)品的光催化產(chǎn)氫性能,得到具有最佳產(chǎn)氫速率的鈦酸鍶。然后以此鈦酸鍶為基礎,采用化學鍍法,將PdNiP對鈦酸鍶進行修飾,討論影響PdNiP修飾STO光催化產(chǎn)氫性能的因素,光源和甲醇溶液的pH值對光催化產(chǎn)氫性能的影響,并... 

【文章來源】：西南石油大學四川省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１太陽能的循環(huán)可視化［３］??１??

?鈦酸鍶表面修飾及其光催化性能影響研宄???晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦型（ＡＢ０３）。在化學反應中，Ａ位金屬一般不參加反應，只起到平衡??晶體結(jié)構(gòu)的作用，若對Ａ位金屬進行摻雜，為保證晶體的穩(wěn)定，Ｂ位金屬價態(tài)可能改變，??從而影響材料的活性。Ｂ位的金屬離子活性直接影響著整個材料的反應活性，因為Ｂ的??軌道組成了材料的導帶。鈦酸鍶是一種具有較強電子功能的陶瓷材料，介電常數(shù)高，熱??穩(wěn)定性好，具有較多的氧化還原位點，光催化活性優(yōu)良等優(yōu)點。如圖１－３所示。??Ｄ?－Ｄ??八〇?Ｃｊ??；???％?／???〇?￣７＇?－??＾?―?－０??圖１－３鈦酸鍶的晶體結(jié)構(gòu)（ＡＢ０３）?［３２］??１．５．?２鈦酸鍶及其改性的研究現(xiàn)狀??作為光催化劑，ＳｒＴｉ０３由于其優(yōu)異的催化活性，化學和光化學穩(wěn)定性高，生物相容??性良好，成為了一種最具潛力的光催化劑。利用太陽能通過光催化分解水反應產(chǎn)生氫氣??己引起廣泛關注和相當多的研宄［４（Ｍ２］。為了在光催化制氫和降解中獲得高效率，合適的??光催化劑非常重要［４３］。它應該滿足以下兩個要求［４４］：?（１）半導體催化劑導帶的位置應至??少比Ｈ２的能級更負；（２）價帶邊緣應比０２的能級更正，水分解過程的主要缺點是電子??（ｅ＿）和空穴（ｈ＋）的快速重組，限制了氫氣的產(chǎn)生［４５］。而８１＊１１〇３傳統(tǒng)催化劑具有較寬??帶隙，在紫外光區(qū)域內(nèi)對光的利用率也極低，產(chǎn)氫性能低，因此為了提高氫氣的生成速??率和降解速率，常常通過使用摻雜或改性等方法。??Ｙａｎｇ?Ｓ?Ｆ［４６］等人通過沉淀反應和光還原成功的制備出了可見光敏感的??Ａｇ／ＡｇＣｌ／ＳｒＴｉ０３復合材料，并且Ａｇ／ＡｇＣｌ

ｍｉｎ，倒入雙層石英玻璃管中，用橡??膠塞密封，通入氮氣５０ｍｉｎ以除去溶液中和石英管中的氧氣。之后，打開冷凝水以使整??個實驗溫度維持在２０±２°Ｃ，注入１?ｍＬ的甲烷作為保護氣，用主波長為３６５?ｎｍ的５００??Ｗ的汞燈照射（平均光強度０．１７?Ｗ／ｃｍ＿２），汞燈照射３６０?ｍｉｎ。每３０?ｍｉｎ用專用取氣針??管抽取石英玻璃管中的氣體１?ｍＬ，立馬注入氣相色譜儀中，進行檢測，根據(jù)圖譜的峰??值，計算出氫氣的含量，根據(jù)反應的時間再計算出產(chǎn)氫速率。光催化制氫的實驗裝置示??意圖如圖２－１所示。??ｍｅｒｃｕｒｙ?：；??ｌａｎｉｐ?＼｜?擎??Ｘ??ｃｏｎｄｅｎｓｅ?｜??ｐｉｐｅ?ｌｌｆｌｉ??ｑｕａｒｔｚ??Ｗｉ?Ｉ?；；?ｔｕｂｅ?????Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｔｉｒｒｅｒ??圖２－１光催化產(chǎn)氫的實驗裝置圖??２．?４材料表征及分析方法??本論文中產(chǎn)品表征所用到的設備見表２－３??表２－３產(chǎn)品所用表征設備??儀器名稱?ｉｉ?生產(chǎn)商??Ｘ－射線衍射儀?ＰＲＯＭＰＯ?荷蘭ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ??紫外可見分光光度計?ＵＶ－１８００?日本島津公司??高分辨透射電子顯微鏡?Ｌｉｂｒａ２００ＦＥ?德國蔡司儀器公司??紫外可見漫反射分光光度計?ＵＶ－２６００?日本島津公司??電化學測試?ＣＨＩ６６０?上海辰華??Ｘ?射線光電子能譜?ＥＳＣＡＬＡＢ?２５０?ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ?Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ?ＵＳＡ??掃描電子顯微鏡?ＥＶＯＭＡ１５?德國蔡司儀器公司??電感耦合等離子體發(fā)射光譜－質(zhì)譜儀?Ａｇｉｌｅｎｔ?７７００ｘ?美國安捷倫公司??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氫化能帶可調(diào)的TiO2/SrTiO3多孔微球用于光催化制備氫氣和氧氣（英文）[J]. 韓陶然,陳亞杰,田國輝,周衛(wèi),肖玉婷,李金鑫,付宏剛.  Science China Materials. 2016(12)
[2]納米技術在水污染控制中的應用[J]. 房安富,劉建勇,相會強.  現(xiàn)代化工. 2006(S2)

碩士論文
[1]鈦酸鍶材料阻變存儲性能的缺陷調(diào)控研究[D]. 李廣輝.河南大學 2018
[2]釕基光敏劑的合成及其在TiO2光催化體系中的催化性能研究[D]. 王雋.鄭州大學 2015
[3]納米Fe-SrTiO3電極制作及能帶的電化學性能研究[D]. 趙群.西安電子科技大學 2014



本文編號：3279710