晶體結(jié)構(gòu)及助催化劑對TiO2光解水產(chǎn)氫性能的影響.pdf

1、進入21世紀以來,如何緩解經(jīng)濟增長與能源環(huán)境之間的矛盾成為擺在我們面前亟待解決的問題。自1972年日本學者Fujishima和Honda在紫外光下首次利用電化學方法成功分解水產(chǎn)生氫氣以來,利用太陽能制備清潔能源—氫能引起了各國政府和科學家們的極大關(guān)注。由于TiO2具有良好的光催化活性和化學穩(wěn)定性,且價廉無毒,在光解水制氫、污水處理、太陽能電池等眾多領域具有極好的應用前景,近年來TiO2作為光催化材料越來越為人們所關(guān)注。
　　自然界

2、中TiO2主要以板鈦礦、銳鈦礦和金紅石三種晶型存在,其中板鈦礦不穩(wěn)定很少用作光催化劑。本論文利用TiCl4為前驅(qū)體在低溫條件下分別制備出了單一晶型的銳鈦礦和金紅石。通過SEM,XRD,UV-vis,FT-IR等表征,并與不同商業(yè)TiO2(P25、ST-21、ST-31)進行結(jié)構(gòu)比較,測試其光催化分解純水性能及在甲醇和硝酸銀作為犧牲劑時產(chǎn)氫和產(chǎn)氧性能。實驗結(jié)果表明:除板鈦礦外,不同晶型TiO2光催化活性的高低主要取決于晶粒的表面性質(zhì),尺寸

3、大小以及犧牲劑含量等因素?；炀ЫY(jié)構(gòu)的TiO2中由于金紅石與銳鈦礦的協(xié)同作用使金紅石型TiO2導帶中電子會向銳鈦礦型TiO2導帶中流動,從而提高了光量子產(chǎn)率。因此相比于單晶結(jié)構(gòu)TiO2,混晶結(jié)構(gòu)TiO2產(chǎn)氫效率更高。
　　在光解水制氫中,光生電子和空穴的復合是影響光催化劑性能的重要因素。常用的解決方法是在催化劑表面負載少量貴金屬作為助催化劑,但成本較高。因此,尋求價格低廉的非貴金屬助催化劑成為光解水制氫研究領域的熱點之一。本文利用水

4、熱法將少量CuS負載到P25表面作為助催化劑來提高其光催化產(chǎn)氫性能。通過XRD,SEM,TEM和EDX等表征,證明在P25表面有CuS存在,并對反應前后催化劑做XPS分析,發(fā)現(xiàn)CuS/P25催化劑具有很好的光穩(wěn)定性。同時光致發(fā)光測試表明CuS作為一種助催化劑可有效抑制催化劑表面光生電子與空穴復合。催化劑CuS/P25經(jīng)過十個小時的循環(huán)產(chǎn)氫測試后,產(chǎn)氫效果依舊穩(wěn)定。改變CuS的負載量發(fā)現(xiàn),當CuS的負載量為1％時光催化產(chǎn)氫效果最好,產(chǎn)氫效