未摻雜和稀土離子摻雜TiO-,2-的制備及光催化制氫規(guī)律研究.pdf

1、太陽能光催化分解水制氫是一個十分誘人、極具挑戰(zhàn)性的研究課題。在眾多的半導(dǎo)體光催化劑中，TiO2由于無毒、廉價、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)一直受到人們的普遍關(guān)注，成為光催化理論的研究核心。TiO2光催化制氫的研究不僅具有潛在的應(yīng)用價值，而且其光催化本質(zhì)的研究對設(shè)計(jì)和研制新的光催化材料有重要參考價值。 本文通過酸式催化溶膠-凝膠法合成了未摻雜及稀土離子摻雜的TiO2，利用X-射線粉末衍射(XRD)、紫外-可見漫反射吸收光譜(UV-vis)、透射電鏡

2、(TEM)、比表面積(BET)等分析手段對樣品進(jìn)行了表征，在密閉的真空系統(tǒng)內(nèi)對樣品的光催化制氫活性進(jìn)行了評價，并對催化劑的組成、結(jié)構(gòu)與光催化分解水制氫活性的關(guān)系進(jìn)行了初步探討。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同原料對TiO2的相變溫度和速度、粒徑、比表面積、粒子的分散性等都有很大的影響，這些因素又直接與TiO2的光催化活性緊密相關(guān)：小粒徑、大比表面積、粒子分散均勻的結(jié)晶度較好的銳鈦礦相TiO2具有較高的光催化制氫活性；釹離子摻雜抑制了TiO2

3、的粒徑增長，提高了相變溫度，增大了樣品的比表面積，從而提高了樣品的光催化制氫活性，本論文中釹離子的最佳摻雜量為0.1at.﹪；釹離子摻雜對不同原料制備的TiO2樣品的影響程度不同：比表面積越大，粒徑越小，光催化活性越高的TiO2樣品受其影響越??；不同稀土離子摻雜對TiO2光催化活性的影響不同：具有全空電子構(gòu)型的鑭離子和具有半充滿電子構(gòu)型的釓離子摻雜的TiO2樣品具有較高的光催化制氫活性，與未摻雜TiO2相比，活性提高了近6倍。具有全充滿