植物仿生碳/氧化物复合材料制备与光还原性能研究

发布时间：2021-03-27 09:51

　　为了解决日益严重的环境污染、能源短缺等问题,人类想了很多办法,其中之一就是利用太阳的能量将水分解,得到清洁无污染、可再生的氢气能源。利用光催化技术可轻松实现这一目标,这一技术的核心是半导体光催化剂,其中金属氧化物及其与碳材料的复合物由于合成方便、比表面积大、禁带宽度可调等优点,在该领域研究中有着广阔的前景本论文采用操作简单的生物模板法,合成环保、无毒和廉价的碳/氧化物复合材料材料,分析探讨材料的结构与光催化性能之间的关系,具体研究成果如下:（1）通过对植物进行预处理后,以它的叶脉、叶片等作为模板,分别浸渍钛酸四丁酯的乙醇溶液、硝酸铈的水溶液、氯化铁的水溶液,再经冲洗烘干后,放置于管式炉中通高纯氮气进行碳化,再通过马弗炉不同温度煅烧制备了仿生碳/氧化钛、仿生碳/氧化铈和仿生碳/氧化铁材料。利用XRD、BET、SEM等手段对所得产物的结构进行表征,并将所得材料用于可见光的水制氢光催化反应。（2）仿生碳/氧化物材料可以较好的复制植物模板结构,这种功能性分级多孔结构有助于增加材料的活性反应中心,可以在材料的表面和独特的仿生孔道结构内更好的传输。采用植物叶片作模板,能够增大材料的表面积,仿生碳/... 

【文章来源】：苏州科技大学江苏省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电子受光激发示意图

图 1.1 电子受光激发示意图ig.1.1 The unactivity pathway of electrons and holes after exciting by lig材料的能带结构图，在能够用作光催化剂的半导体材料中结构，它们的载流子取决于能带结构。导带和价带所处的位的迁移，物质的氧化-还原电位也对其起作用。究其原因，的氧化电位，无论电位多少，只要低于价带位置，光生空穴就处于导带上的物质，光生电流也可以将物质还原。

收利用[13]；禁带小的(如CdSe、CdS和Si)半导体，虽然对可见光有较高的吸收，可在遇到溶剂时特别容易遭到腐蚀，这对材料的催化反应来说，相当不稳定[14]。南京大学邹志刚教授将NiOx/In0.9Ni0.1TaO4和 RuO2/In0.9Ni0.1TaO4当作催化剂，实现了利用可见光催化技术分解水制取氢气[15]。这是因为：对比与H+/H2的电极，两者的电位位置相对接近，现如今光催化制氢多数采用金属原料，这些材料的价格不便宜，不利于大面积的使用。迫切的需要研究新型半导体材料，这对进一步探索光还原性能提供更有效的参考。美国Duquesne大学Shahed Khan课题组使用天然气煅烧金属钛片的方法，制备出碳化钛/氧化钛复合材料，并且在可见光下能够具有较好的分解水制氢，实现了对太阳光的高效利用。1.3.1 氧化钛材料众所周知，TiO2拥有三种不同晶体结构(金红石相，锐钛矿相和板钛矿相)，属于多晶化合物。其中人们研究较多的是金红石相和锐钛矿相 TiO2。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]可见光响应光催化剂及其分解水的研究[D]. 刘恢.上海交通大学 2008



本文编号：3103303