氧化鎳復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著人口的增長和現(xiàn)代化工業(yè)進程的不斷加快，能源短缺和環(huán)境污染問題是21世紀全世界所面臨的最大挑戰(zhàn)，人類迫切需要開發(fā)清潔、環(huán)保、更經(jīng)濟的能源。氫氣由于其導熱性好、零碳排放、燃燒性能好、無污染等特點是公認的清潔能源?，F(xiàn)階段氫氣的制備方法很多，其中利用太陽光分解水制氫被認為是最環(huán)保、最經(jīng)濟、最有優(yōu)勢的制備方法之一，因為該反應只需要太陽光、水和光催化劑。
　　氧化鎳(NiO)是一種非常重要的p型半導體材料，在光激發(fā)下，能快速產(chǎn)生光生電子-

2、空穴對，且其導帶位置低于H+/H2還原電勢，可以分解水制氫氣。但由于NiO的禁帶寬度較大，只能吸收紫外光，且光生電子和空穴的再結合率很高，大大地限制了其實際應用。因此，對NiO進行修飾，使其充分利用太陽能變得尤為重要。本文通過探究NiO自身性能及其與半導體光催化劑(g-C3N4)和貴金屬(Au)復合，制備了復合光催化劑，從而改善其可見光催化性能。還考察了NiO納米帶對有機染料的吸附性能。全文主要包括以下三方面的研究內(nèi)容:
　　1.

3、經(jīng)550℃煅燒處理硫脲與尿素(1∶1)的混合物，得到多孔狀N和O摻雜的g-C3N4(記作:N-O-g-CN)。然后以N-O-g-CN為基底，負載NiO納米顆粒，兩者通過表面密切接觸形成N-O-g-CN/NiO有機-無機復合光催化材料。我們制備的多孔狀N-O-g-CN/NiO復合催化劑在可見光(九＞420nm)照射下能高效分解水制氫且具有良好的穩(wěn)定性。其中2wt％N-O-g-CN/NiO的產(chǎn)氫速率是純N-O-g-CN的5.7倍，是0.5w

4、t％N-O-g-CN/Pt的2.7倍。光催化性能的大幅度提高可能由于復合物表面存在多孔結構，為催化制氫提供更多的活性位點，以及N-O-g-CN/NiO異質結構引起的界面電荷的快速分離。
　　2.通過水熱法制備α-Ni(OH)2/Au，再通過500℃煅燒制得NiO/Au多孔納米帶結構?？疾炝嗽诳梢姽?λ＞420nm)照射下，NiO/Au多孔納米帶結構在Na2S和Na2SO3水溶液中的催化制氫性能。當Au與NiO的摩爾比為1％時，光催

5、化制氫性能最好，產(chǎn)氫速率為153μmol/h/g，相比于純NiO有了從無到有的突破。光催化性能的大幅提高可能是由于多孔納米帶結構提供更多的活性位點，以及Au納米粒子的等離子體共振效應和NiO/Au之間的異質結引起的界面電荷遷移。
　　3.考察了NiO納米帶對有機染料的選擇性吸附性能。通過水熱反應及熱處理制各了擁有較高比表面積的NiO納米帶(102.4m2/g)。作為一種有效的吸附劑，對陰離子染料包括甲基藍(MB)，甲基橙(MO)和