納米片狀TiO 2 基光催化產(chǎn)氫及界面電子轉(zhuǎn)移機(jī)制
發(fā)布時(shí)間：2021-09-29 01:40
以太陽(yáng)光作為驅(qū)動(dòng)力將水轉(zhuǎn)化為清潔高效的氫能是一種可持續(xù)能源利用方式。光催化產(chǎn)氫過(guò)程中電子-空穴易復(fù)合,電子利用效率低,制約產(chǎn)氫效率的提升�；诖呋瘎﹥�(nèi)部電子轉(zhuǎn)移、界面電子轉(zhuǎn)移以及界面電子反應(yīng)的全過(guò)程電子轉(zhuǎn)移路徑,優(yōu)化催化劑表面性質(zhì)可有效提高電子利用效率。本論文選用穩(wěn)定、廉價(jià)、無(wú)毒的TiO2作為基底催化劑,制備了 RGO/TiO2、MoS2/TiO2以及Cu、Fe和Ni/TiO2等復(fù)合催化劑,通過(guò)改善TiO2表面化學(xué)性質(zhì),實(shí)現(xiàn)光生電子高效利用。為促進(jìn)內(nèi)部電子快速遷移,降低界面電子轉(zhuǎn)移阻力,構(gòu)建RGO/TiO2復(fù)合體系。利用水熱法制備（001）面暴露的二維TiO2納米片。通過(guò)微波水熱還原GO為RGO并與TiO2納米片復(fù)合。分析催化劑的物化性質(zhì),催化劑改性前后晶型保持穩(wěn)定,TiO2納米片分散在RGO表面,形成緊密接觸。復(fù)合催化劑光生電子-空穴復(fù)合受到明顯抑制,光電流密度為8 ...
【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１?２００４－２０１４年世界能源消耗趨勢(shì)圖ｐ］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ?ｆｒｏｍ?２００４?ｔｏ?２０１４??
Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎｕｃｌｅａｒ?ａｎｄ?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?ｆｒｏｍ?１９６２?ｔｏ?２０１６??氫氣是一種具有高熱值、高利用效率、零排放的能源，被視為２１世紀(jì)最有??發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�，能源占比消耗逐年增長(zhǎng)（圖１．１）。氫能主要用于燃料電池??發(fā)電、直接燃燒產(chǎn)生熱能以及高附加值化學(xué)品的合成。甲烷蒸汽重整制氫以及電??解水制氫是目前制取氫氣的兩種主要方法。而電解水制氫成本過(guò)高，工業(yè)中一般??以曱烷蒸汽重整制氫為主。但在曱烷重整過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量Ｃ０２，?Ｃ０等溫室??氣體，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定危害。??光催化產(chǎn)氫技術(shù)是以太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體催化劑，在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)分解水產(chǎn)??氫，是一種重要的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的途徑。利用源源不斷的清潔太陽(yáng)能，產(chǎn)??生高價(jià)值的能源，避免了電解水制氫的高能耗以及甲烷蒸汽重整的污染問(wèn)題，是??解決當(dāng)下能源環(huán)境危機(jī)的有效途徑，有力保障了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前針??對(duì)于光催化產(chǎn)氫技術(shù)
價(jià)帶上的電子可以激發(fā)至導(dǎo)帶上并導(dǎo)電，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的利用。??１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ等［５］以Ｔｉ０２半導(dǎo)體作為光電陽(yáng)極，在紫外光輻照以及外加??偏壓條件下，實(shí)現(xiàn)光電分解水產(chǎn)氫（圖１．３ａ）。在此基礎(chǔ)上，Ｂａｒｄ等１６１提出直接使??用半導(dǎo)體作為光催化劑，在無(wú)外加偏壓的情況下，通過(guò)輻射能量大于催化劑帶隙??的光照，實(shí)現(xiàn)光催化分解水，如圖１．３ｂ所示。自此，光催化分解水產(chǎn)氫，作為??一種新的可持續(xù)發(fā)展能源利用技術(shù)，引起了人們廣泛研究。??（ａ）?。，—＇?（ｂ）??Ｉ?，?＾?／??－４－?ｅ￣??廠?Ｈ．??ｃ＊?；?」?（??－—ｓ?．級(jí)４?Ｈ？??—＾?■參??Ｚ＊＇?＊?Ｈ＊?？??—［；?｛??Ｖ＊?〇２??ＴｉＯ，?ｐａｒｔｉｃｌｅ??ＴＫ），?Ｃｏｕｎｔｅｒ?？ｌｅｃｔｒｏｄｅ??（ｗｏｒｋｉｎｇ?ｅｌ？ｔｒ〇ｄ？）?（？?Ｑ．．?Ｐｔ）??圖１．３Ｔｉ０２光電催化分解水產(chǎn)氫（ａ）；?Ｔｉ０２光催化分解水產(chǎn)氫（ｂ）ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ａ）?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ｂ）?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｔｏ?ｈｙｄｒｇｅｎ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ??Ｔｉ０２??光催化分解水產(chǎn)氫是利用光激發(fā)下半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子還原水中質(zhì)子實(shí)現(xiàn)產(chǎn)??氫
本文編號(hào)：3412952
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【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１?２００４－２０１４年世界能源消耗趨勢(shì)圖ｐ］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ?ｆｒｏｍ?２００４?ｔｏ?２０１４??
Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎｕｃｌｅａｒ?ａｎｄ?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?ｆｒｏｍ?１９６２?ｔｏ?２０１６??氫氣是一種具有高熱值、高利用效率、零排放的能源，被視為２１世紀(jì)最有??發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�，能源占比消耗逐年增長(zhǎng)（圖１．１）。氫能主要用于燃料電池??發(fā)電、直接燃燒產(chǎn)生熱能以及高附加值化學(xué)品的合成。甲烷蒸汽重整制氫以及電??解水制氫是目前制取氫氣的兩種主要方法。而電解水制氫成本過(guò)高，工業(yè)中一般??以曱烷蒸汽重整制氫為主。但在曱烷重整過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量Ｃ０２，?Ｃ０等溫室??氣體，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定危害。??光催化產(chǎn)氫技術(shù)是以太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體催化劑，在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)分解水產(chǎn)??氫，是一種重要的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的途徑。利用源源不斷的清潔太陽(yáng)能，產(chǎn)??生高價(jià)值的能源，避免了電解水制氫的高能耗以及甲烷蒸汽重整的污染問(wèn)題，是??解決當(dāng)下能源環(huán)境危機(jī)的有效途徑，有力保障了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前針??對(duì)于光催化產(chǎn)氫技術(shù)
價(jià)帶上的電子可以激發(fā)至導(dǎo)帶上并導(dǎo)電，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的利用。??１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ等［５］以Ｔｉ０２半導(dǎo)體作為光電陽(yáng)極，在紫外光輻照以及外加??偏壓條件下，實(shí)現(xiàn)光電分解水產(chǎn)氫（圖１．３ａ）。在此基礎(chǔ)上，Ｂａｒｄ等１６１提出直接使??用半導(dǎo)體作為光催化劑，在無(wú)外加偏壓的情況下，通過(guò)輻射能量大于催化劑帶隙??的光照，實(shí)現(xiàn)光催化分解水，如圖１．３ｂ所示。自此，光催化分解水產(chǎn)氫，作為??一種新的可持續(xù)發(fā)展能源利用技術(shù)，引起了人們廣泛研究。??（ａ）?。，—＇?（ｂ）??Ｉ?，?＾?／??－４－?ｅ￣??廠?Ｈ．??ｃ＊?；?」?（??－—ｓ?．級(jí)４?Ｈ？??—＾?■參??Ｚ＊＇?＊?Ｈ＊?？??—［；?｛??Ｖ＊?〇２??ＴｉＯ，?ｐａｒｔｉｃｌｅ??ＴＫ），?Ｃｏｕｎｔｅｒ?？ｌｅｃｔｒｏｄｅ??（ｗｏｒｋｉｎｇ?ｅｌ？ｔｒ〇ｄ？）?（？?Ｑ．．?Ｐｔ）??圖１．３Ｔｉ０２光電催化分解水產(chǎn)氫（ａ）；?Ｔｉ０２光催化分解水產(chǎn)氫（ｂ）ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ａ）?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ｂ）?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｔｏ?ｈｙｄｒｇｅｎ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ??Ｔｉ０２??光催化分解水產(chǎn)氫是利用光激發(fā)下半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子還原水中質(zhì)子實(shí)現(xiàn)產(chǎn)??氫
本文編號(hào)：3412952
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