本文關(guān)鍵詞：納米金屬氧化物的一步合成及其光催化產(chǎn)氫性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人口與經(jīng)濟(jì)的迅猛增長(zhǎng),加劇了化石燃料與不可再生能源的枯竭,這嚴(yán)重制約著人類社會(huì)的發(fā)展。因此,尋找一種新型可再生和無(wú)污染的能源已經(jīng)刻不容緩。太陽(yáng)能是可再生能源,能量巨大,同時(shí)氫氣是一種理想的能源載體,能量密度高,最重要的是,氫氣燃燒不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此,利用太陽(yáng)光來(lái)進(jìn)行光催化分解水制氫被認(rèn)為是一條解決能源與環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。金屬氧化物光催化材料是新興的研究對(duì)象,在當(dāng)前研究的眾多材料當(dāng)中,金屬氧化物具有強(qiáng)氧化性、無(wú)二次污染、能耗低、重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。因此,它在光催化產(chǎn)氫和有機(jī)物降解等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景,正在被越來(lái)越多的科研工作者所關(guān)注。然而,對(duì)于金屬氧化物光催化材料的研究仍然處于理論探索以及實(shí)驗(yàn)室研究階段,并且存在著制備過(guò)程繁瑣等問(wèn)題,將其大規(guī)模的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中還有待于進(jìn)一步的探討和研究。針對(duì)于此,研究者已經(jīng)制備了多種高效的光催化劑,但遺憾的是這些光催化劑只能對(duì)波長(zhǎng)在400 nm下的紫外光有響應(yīng),而紫外光只占全部太陽(yáng)光能的3-4%左右。因此,開(kāi)發(fā)具有可見(jiàn)光響應(yīng)且有望投入實(shí)際生產(chǎn)的新型金屬氧化物光催化劑具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。在本論文中,針對(duì)上面的科研問(wèn)題,我們采用制備過(guò)程簡(jiǎn)單的一步法,并通過(guò)調(diào)整不同的反應(yīng)條件,例如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、試劑用量等,合成出了兩種具有光催化制氫性能的納米金屬氧化物光催化劑,內(nèi)容如下:一、采用一步水熱法,以硝酸銦為銦源,乙二醇為溶劑制備In2O3納米晶。采用XRD、SEM、XPS、DRS等表征手段對(duì)所制備的In2O3納米晶相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。結(jié)果表明,制備的樣品為高純度、具有納米尺度的級(jí)別且為立方結(jié)構(gòu)的納米粒子,所制備樣品粒子尺寸的大小隨著條件的不同而發(fā)生變化。由DRS表征結(jié)果可知,次亞磷酸條件所制備的氧化銦具有一定的可見(jiàn)光吸收能力,這主要是由磷元素?fù)诫s所引起的。對(duì)In2O3納米晶進(jìn)行了紫外光光催化分解水制氫測(cè)試,并結(jié)合以上表征結(jié)果,對(duì)該樣品的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了初步研究。二、采用一步水熱法,以鈦酸四丁酯為鈦源,次亞磷酸為還原劑,制備了具有可見(jiàn)光光催化分解水制氫活性的Ti3+/P共摻雜的TiO2光催化劑。通過(guò)XRD、SEM、TEM、XPS、EPR等表征手段對(duì)所制備的TiO2納米晶的結(jié)構(gòu)、形貌、結(jié)晶度以及其他性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并對(duì)其可見(jiàn)光光催化制氫性能進(jìn)行了測(cè)試。此外,對(duì)其光催化分解水制氫機(jī)理以及生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明:通過(guò)次亞磷酸的還原作用,所制備的樣品具有Ti3+/P共摻雜所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng),并且在次亞磷酸為4 mL用量時(shí),樣品既保持了TiO2自身良好的晶型結(jié)構(gòu),同時(shí)具有最佳的光催化分解水制氫活性。
【關(guān)鍵詞】：光催化 一步水熱法 In_2O_3 TiO_2
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要11-13
• Abstract13-15
• 第1章 緒論15-29
• 1.1 光催化研究概述15-18
• 1.1.1 金屬氧化物光催化劑的研究背景15-16
• 1.1.2 光催化反應(yīng)的基本原理16-18
• 1.2 光催化性能的影響因素18-20
• 1.2.1 粒子尺寸18
• 1.2.2 PH值18-19
• 1.2.3 量子尺寸效應(yīng)19
• 1.2.4 表面效應(yīng)19-20
• 1.3 提高光催化劑光催化性能的途徑20-22
• 1.3.1 貴金屬沉積20
• 1.3.2 金屬離子摻雜20-21
• 1.3.3 非金屬摻雜21
• 1.3.4 半導(dǎo)體復(fù)合21-22
• 1.3.5 光敏化22
• 1.4 光催化劑制備方法22-24
• 1.4.1 氣相沉積法22
• 1.4.2 水熱法22-23
• 1.4.5 化學(xué)沉淀法23
• 1.4.6 溶膠-凝膠法23-24
• 1.5 課題研究對(duì)象進(jìn)展24-26
• 1.5.1 氧化銦研究進(jìn)展24-25
• 1.5.2 二氧化鈦研究進(jìn)展25-26
• 1.6 選題背景以及研究?jī)?nèi)容26-29
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法29-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器29-30
• 2.1.1 主要試劑29
• 2.1.2 主要儀器設(shè)備29-30
• 2.2 催化劑的制備30
• 2.2.1 In_2O_3納米晶的制備30
• 2.2.2 TiO_2納米晶的制備30
• 2.3 催化劑的表征30-31
• 2.3.1 X射線衍射分析（XRD）30-31
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡分析（SEM）31
• 2.3.3 透射電鏡分析（TEM）31
• 2.3.4 紫外-可見(jiàn)漫反射光譜分析（DRS）31
• 2.3.5 光電子能譜分析（XPS）31
• 2.3.6 電子順磁共振（EPR）31
• 2.4 光催化分解水性能測(cè)試31-33
• 2.4.1 紫外光光催化分解水制氫測(cè)試32
• 2.4.2 可見(jiàn)光光催化分解水制氫測(cè)試32-33
• 第3章 In_2O_3納米晶的合成及其光催化性能研究33-54
• 3.1 In_2O_3納米晶分析表征33-49
• 3.1.1 XRD分析表征33-40
• 3.1.2 SEM分析表征40-44
• 3.1.3 TEM分析表征44-47
• 3.1.4 XPS分析表征47-49
• 3.1.5 DRS分析表征49
• 3.2 In_2O_3納米晶光催化制氫性能研究49-50
• 3.3 In_2O_3納米晶生長(zhǎng)機(jī)理研究50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第4章 TiO_2納米晶的合成及其光催化性能研究54-68
• 4.1 TiO_2納米晶分析表征54-63
• 4.1.1 XRD分析表征54-56
• 4.1.2 SEM分析表征56-57
• 4.1.3 TEM分析表征57-59
• 4.1.4 XPS分析表征59-61
• 4.1.5 EPR分析表征61-62
• 4.1.6 DRS分析表征62-63
• 4.2 TiO_2納米晶光催化制氫性能研究63-64
• 4.3 TiO_2納米晶生長(zhǎng)機(jī)理研究64-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-78
• 致謝78

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