基于金屬--有機(jī)骨架UiO--66構(gòu)筑復(fù)合型光催化材料及其可見(jiàn)光光催化制氫性能.pdf

1、能源短缺與環(huán)境污染是當(dāng)今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所要面臨的兩大突出問(wèn)題，因此利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化制取氫氣來(lái)解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題是具有應(yīng)用前景的研究課題。氫氣是一類(lèi)燃燒值大，易儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)那鍧嵕G色能源。研究者們?cè)诶锰?yáng)能分解水制取氫氣的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)光催化材料的設(shè)計(jì)合成及其催化性能與效率是最具核心的問(wèn)題。金屬-有機(jī)骨架(MOFs)材料在近十幾年中已經(jīng)發(fā)展成為一種新型的光催化材料，并且得到了廣泛關(guān)注。金屬-有機(jī)骨架是一類(lèi)由金屬離子中心構(gòu)成的多孔固體材料

2、，具有可設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、可調(diào)控孔道及超高的比表面積等優(yōu)勢(shì)，因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單的物理或化學(xué)方法將其與其它化合物復(fù)合，設(shè)計(jì)合成出基于金屬-有機(jī)骨架材料構(gòu)筑的新型高效光催化劑。本論文主要是基于一種MOFs材料(UiO-66)來(lái)構(gòu)筑復(fù)合型光催化材料，并對(duì)其可見(jiàn)光光催化制氫性能進(jìn)行研究與評(píng)價(jià)，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.全固態(tài)電子介體UiO-66-NH2@Au@CdS的Z-Scheme體系的光催化制氫性能研究:首先采用水熱法制備出具有八面體形貌的U

3、iO-66-NH2，然后通過(guò)雙溶劑法將Au納米顆粒負(fù)載在其表面，最后再通過(guò)水熱法將CdS包裹Au納米顆粒而在MOFs表面形成一種“核-殼”結(jié)構(gòu)的三相全固態(tài)Z型復(fù)合光催化劑。采用XRD、IR、UV-Vis、SEM、TEM、PL等分析測(cè)試技術(shù)對(duì)制備出的UiO-66-NH2@Au@CdS復(fù)合型催化劑進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的表征。以0.1M的L-抗壞血酸作為電子犧牲劑，Pt作為助催化劑，檢測(cè)了UiO-66-NH2@Au@CdS復(fù)合型光催化材料在可

4、見(jiàn)光（λ≥420nm）照射下分解水制取氫氣的活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備出的UiO-66-NH2@Au@CdS復(fù)合型光催化劑具有很好的制氫活性和穩(wěn)定性，主要原因是由于Au納米粒子在MOFs和半導(dǎo)體CdS之間充當(dāng)了電子介體的作用，使得UiO-66-NH2導(dǎo)帶上的電子能夠通過(guò)Au納米顆粒傳遞到半導(dǎo)體CdS的價(jià)帶上與其空穴快速?gòu)?fù)合，從而使得光生電子主要集中在半導(dǎo)體CdS的導(dǎo)帶上，而空穴則主要留在了UiO-66-NH2的價(jià)帶上，這樣不僅有效的阻止了

5、光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，同時(shí)也大大提高了光生電子的還原能力。
　　2.染料敏化的UiO-66/Ni2P體系光催化制氫性能的研究:采用水熱和低溫磷化兩步法將不含貴金屬元素的Ni2P納米粒子負(fù)載于八面體MOFs UiO-66的表面，得到的UiO-66/Ni2P復(fù)合光催化材料再在染料藻紅B(ErB)的敏化下進(jìn)行可見(jiàn)光光催化制取氫氣。實(shí)驗(yàn)考察了不同的Ni2P負(fù)載量對(duì)體系的制氫效果影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最佳的制氫效率是在負(fù)載了0.69wt％的Ni2