助催化剂提升半导体光催化性能的研究
发布时间：2021-06-21 22:39
随着传统煤、石油、天然气等化石能源的使用,环境污染日趋严重,开发新型清洁能源代替化石能源已然成为目前世界科研者研究的重点。氢能源由于具有绿色环保无污染、高效清洁以及可再生性等特点,被称为21世纪最具有潜力的新型清洁能源之一。目前制备氢能源的方法主要有对化石能源进行重组、电解水制氢以及光催化制氢三种方法。然而化石能源重组非但不能缓解对化石能源的依赖,同时仍然会产生环境污染:电解水制氢虽然是从水中制备氢能源,但是需要消耗电能,成本高;光解水制氢是通过半导体利用太阳能制备氢能源,是最为环保的方法。要想获得理想的光催化制氢效率,有效提升能够吸收范围宽的太阳光光谱、光生电子和空穴易于迁移分离以及具有强的氧化还原性以驱动水的裂解是理想半导体应具备的条件。经过多年的研究,光解水制氢已经取得了一系列的成果,但是光解水的效率依然不高,仍然达不到商业化的要求。因此通过对半导体进行改性,例如半导体结构形貌进行调控以增加光催化反应的比表面积、半导体复合、助催化剂修饰以及贵金属沉积等以实现光生电子和空穴的有效分离,对提高半导体光催化性能有着非常重要的研究意义。本文致力于设计金属磷化物作为助催化剂、贵金属沉积以及...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２氢气能源的用途与优势１３４】
助催化剂提升半导体光催化性能的研宄?第一章???Ｂｉａｓ????＾—ＵＶ?２??３．０?ｅＶ?（Ｘ＜４１５?ｎｍ）??＿！〇）??ＶＢ?ｈ＋?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｔｉ０２?ｎ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?Ｐｔ?ｃｏｕｎｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??图１．３Ｔｉ０２光解水的示意图｜９１。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?Ｔｉ〇２?卜丨＿??１．２、光解水制氢的研究进展??太阳能制氢是将太阳能转化成化学能的过程ｌｌＷ２】。太阳能取之不尽用之不竭，??是目前公认最好的制氢途径，在这…过程中丨￡要是利用太阳光的光能转化成化学??能，冈此如何Ｍ大化利）丨】太阳光光谱中的紫外光和ｎｊ？见光也成了近年来的研宂重??点。Ｓ前比较成熟的利川光催化技术１：要冇以下两种｜１３１。??１．２．丨粉末体系??在粉末体系中Ｉ１４＇１５１，主要是直接将粉末半导体催化剂悬浮在水中，如图１．４??所小，人阳光照射半导体催化剂时，半导体材料的表面受光激发产生光生电子??和空穴，在半导体上屯ｒ？和空穴进行分离，这样既使得具有还原性的光生电子以??及具々氧化性的光牛．仝穴进行跃迁到半导体催化剂表面进行氧化还原反应，产生??氢气和氧气。粉末体系产氢的优点在于操作简单，但同时也存在一定的缺点，由??于电子和空穴ｎ时在半导体的表面产生，这就使得光生电子和空穴极易复合，不??利于光生载流子的迁移从而进行氧化还原反应，导致产氢效率不高。除此之外，??由于产生的氢气和氧气在同一容器中既不容易进行分离，氢气和氧气的混合也会??有产
第一章?助催化剂提升半导体光催化性能的研宄??止氧??－Ａ??〇〇〇〇〇〇〇〇〇—吵??Ｌ￡°〇?°??Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ??图１．４粉末体系光解水ｌ１４］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｐｏｗｄｅｒｅｄ?ｓｙｓｔｅｍ?丨丨４丨＿??气的产生，也有利于减少电子和空穴的分离从而提高产氢效率，但是添加的牺牲??剂也会导致不环保。??１．２．２光电化学池体系（ＰＥＣ）??、，：ｕ??１极??■桃液??Ｉ?ｈｋ｜??１＾０，?ｈ２ｏ＞｜??Ｉ、。Ｉ??图１．５光电化学池光解水体系１１６】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ＰＥＣ?ｓｙｓｔｅｍ?｜Ｉ６Ｊ．??４??
本文编号：3241557
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２氢气能源的用途与优势１３４】
助催化剂提升半导体光催化性能的研宄?第一章???Ｂｉａｓ????＾—ＵＶ?２??３．０?ｅＶ?（Ｘ＜４１５?ｎｍ）??＿！〇）??ＶＢ?ｈ＋?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｔｉ０２?ｎ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?Ｐｔ?ｃｏｕｎｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??图１．３Ｔｉ０２光解水的示意图｜９１。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?Ｔｉ〇２?卜丨＿??１．２、光解水制氢的研究进展??太阳能制氢是将太阳能转化成化学能的过程ｌｌＷ２】。太阳能取之不尽用之不竭，??是目前公认最好的制氢途径，在这…过程中丨￡要是利用太阳光的光能转化成化学??能，冈此如何Ｍ大化利）丨】太阳光光谱中的紫外光和ｎｊ？见光也成了近年来的研宂重??点。Ｓ前比较成熟的利川光催化技术１：要冇以下两种｜１３１。??１．２．丨粉末体系??在粉末体系中Ｉ１４＇１５１，主要是直接将粉末半导体催化剂悬浮在水中，如图１．４??所小，人阳光照射半导体催化剂时，半导体材料的表面受光激发产生光生电子??和空穴，在半导体上屯ｒ？和空穴进行分离，这样既使得具有还原性的光生电子以??及具々氧化性的光牛．仝穴进行跃迁到半导体催化剂表面进行氧化还原反应，产生??氢气和氧气。粉末体系产氢的优点在于操作简单，但同时也存在一定的缺点，由??于电子和空穴ｎ时在半导体的表面产生，这就使得光生电子和空穴极易复合，不??利于光生载流子的迁移从而进行氧化还原反应，导致产氢效率不高。除此之外，??由于产生的氢气和氧气在同一容器中既不容易进行分离，氢气和氧气的混合也会??有产
第一章?助催化剂提升半导体光催化性能的研宄??止氧??－Ａ??〇〇〇〇〇〇〇〇〇—吵??Ｌ￡°〇?°??Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ??图１．４粉末体系光解水ｌ１４］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｐｏｗｄｅｒｅｄ?ｓｙｓｔｅｍ?丨丨４丨＿??气的产生，也有利于减少电子和空穴的分离从而提高产氢效率，但是添加的牺牲??剂也会导致不环保。??１．２．２光电化学池体系（ＰＥＣ）??、，：ｕ??１极??■桃液??Ｉ?ｈｋ｜??１＾０，?ｈ２ｏ＞｜??Ｉ、。Ｉ??图１．５光电化学池光解水体系１１６】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ＰＥＣ?ｓｙｓｔｅｍ?｜Ｉ６Ｊ．??４??
本文编号：3241557
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/3241557.html
