由于通過太陽能光催化分解水制氫技術(shù)得到的能源具有高能量、無污染等優(yōu)點而備受青睞。其中,該技術(shù)的關(guān)鍵之一是光催化劑的選擇。目前,光催化劑在可見下存在光催化效率很低、電子空穴易復(fù)合和光穩(wěn)定性能差等問題,仍不能廣泛的應(yīng)用于實際工業(yè)生產(chǎn)。到目前為止,利用貴金屬等離子共振效應(yīng)來改善光催化活性成為光催化領(lǐng)域的研究熱點。在本論文中,采用軟化學(xué)合成方法將貴金屬納米粒子與半導(dǎo)體光催化劑結(jié)合,制備了三種可見光響應(yīng)的等離子光催化劑,并對其光催化性能進行了詳細的研究。具體的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:1、采用溶膠凝膠法制備出了Nano Au-g-C₃N₄等離子光催化劑。XRD結(jié)果表明在550 ^oC下煅燒可以得到純相Nano Au-g-C₃N₄。TEM結(jié)果說明其金納米粒子大小約為5-15 nm并均勻地分布在g-C₃N₄中。STEM-EDS表明樣品中只存在Au、C、N三種元素。XPS能譜說明金以單質(zhì)形式存在,并與g-C₃N₄緊... 

【文章來源】：南昌航空大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化制氫在氫能系統(tǒng)中的示意圖

并為此做了大量的科研工作。它的基本原理如圖1-2，圖中導(dǎo)帶與價帶之間的距離稱為能帶寬度或帶隙。當光源照在光催化劑上，光催化劑受到輻射，價帶上會產(chǎn)生光生電子和空穴，電子會向?qū)нw移，空穴則留在價帶上。電子還原質(zhì)子得到氫氣，空穴氧化水得到氧氣。在這個過程中，電子和空穴分別作為還原劑和氧化劑。然而，這種光催化制氫反應(yīng)是具備條件的。首先，從熱力學(xué)來講，水分解生成 H2是一個熱力學(xué)上升反應(yīng)，其標準吉布斯自由能為+237.2 KJ/mo（l如公式 1-1）。而光催化反應(yīng)開始的先決條件是光催化劑價帶電位應(yīng)高于 1.23 V vs.NHE（如公式圖 1-2 半導(dǎo)體光催化劑分解水制氫的基本原理示意圖

空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一而最低水平的光催化劑導(dǎo)帶電勢應(yīng)該比 0 V vs.NHE 更負（如公式 帶隙公式 Eg = 1240/λ可知，為了更大程度地利用太陽光譜中的可見）。半導(dǎo)體禁帶寬度 Eg < 3.0 eV。2H2O+4hν 2H2+O2△G0= +237.2 KJ/mol （公式4H++4hν 2H2E0= 0V vs.NHE （公式H2O+2h+O2+2H++4e-E0= 1.23 V vs.NHE （公式圖 1-3 對于光催化制氫反應(yīng)，包括三個步驟：（1）通過吸收等于或隙能量的光，會產(chǎn)生光生載流子（光生電子-空穴對）；（2）載流體表面或重新組合；（3）在半導(dǎo)體的導(dǎo)帶（CB）中產(chǎn)生的電子可且價帶（VB）中剩余的空穴可以將水氧化成 O2。在這當中，光生有效分離和快速遷移，避免空位和表面電子復(fù)合對于提高光催化裂是非常重要的。在光催化研究中，我們應(yīng)該考慮到任何有利于光生離和轉(zhuǎn)移過程，提高光催化制氫反應(yīng)效率。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Citric acid-assisted synthesis of nano-Ag/BiO Br with enhanced photocatalytic activity[J]. Xiuli Li,Xiaoming Mao,Xiaochao Zhang,Yunfang Wang,Yawen Wang,Hui Zhang,Xiaogang Hao,Caimei Fan.  Science China Chemistry. 2015(03)



本文編號：3306428