尖晶石型过渡金属复合硫化物的制备及光催化性质研究

发布时间：2018-01-02 15:41

本文关键词：尖晶石型过渡金属复合硫化物的制备及光催化性质研究　出处：《重庆大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本论文采用溶剂热方法,合成NH4In1-xGaxS2(x=0,0.1...1)固溶体,另外采用真空高温固相反应法合成了MIn2S4(M=Mn,Fe,Ni,Zn,Cd)硫化物和高温固相法合成了MgFe2-xScxO4(x=0.8,0.7,0.6)和Mg1+xFe1+xSc1-2xO4-δ(x=0.1,0.2,0.3)。我们利用粉末X-射线衍射、紫外可见漫反射等方法表征了这些化合物的结构和性质。同时我们将本文所得材料应用于可见光下分解水制氢和紫外光照下还原溶液中硝酸根。(1)本论文使用传统水热法中的草酸-硫脲共融法合成了固溶体NH4In1-xGaxS2(x=0,0.1...1)。然后优化了光催化还原硝酸根空白时的条件,确定了硝酸根的起始浓度为50ppm,牺牲剂为pH=4的甲酸和甲酸钠的缓冲溶液体系。在紫外条件下,测试了NH4GaS2和NH4InS2的光催化还原硝酸根的实验后,发现反应后其转变为Ga2S3和In2S3。(2)利用真空高温固相法成功地合成了MIn2S4(M=Mn,Fe,Ni,Zn,Cd)。利用这五个催化剂也确定了光催化还原硝酸根的牺牲剂:当牺牲剂为pH=4的甲酸甲酸钠的缓冲溶液,得到的实验结果为催化剂的转化率和空白时转化率接近,甚至某些催化剂的转化率比空白时的转化率还低;当牺牲剂为草酸钠,通过光催化还原硝酸根的催化实验,得到实验结果为FeIn2S4和ZnIn2S4 1小时的转化率接近空白条件下的两倍。而CdIn2S4和MnIn2S4 1小时下硝酸根的转换率将近空白时一小时转化率的三倍。所以确定光催化还原硝酸根的实验,使用牺牲剂草酸钠。(3)本论文使用高温固相法合成了MgFe2-xScxO4(x=0.8,0.7,0.6)。通过掺杂不同量的钪,能有效的调节半导体MgFe2-xScxO4(x=0.8,0.7,0.6)的带宽,从而有效的影响了可见光光催化制氢活性。采用4%VOL三乙醇胺-水体系作牺牲剂,在氙灯作为光源的情况下,MgFe1.2Sc0.8O4的光解水制氢效率达到1.5μmol/h/g,MgFe1.3Sc0.7O4的光解水制氢效率达到3.2μmol/h/g,MgFe1.4Sc0.6O4的光解水制氢效率达到4.7μmol/h/g。从实验结果来看,随着掺杂量的增加,它的可见光光催化制氢反而减小。将制氢效率最好的MgFe1.4Sc0.6O4通过化学还原法负载贵金属Pd后其催化效率提高到了9.1μmol/h/g.。(4)同样使用高温固相法成功合成了Mg1+xFe1+xSc1-2xO4-δ(x=0.1,0.2,0.3)。通过掺杂钪来调节它们的带宽,随着钪的含量的增加,相应的禁带宽度值在减小,反而可见光光催化制氢的能力呈增强的趋势,这可能与Mg1+xFe1+xSc1-2xO4-δ(x=0.1,0.2,0.3)的氧缺陷有关。这三种催化剂的制氢速率最高的是Mg1.1Fe1.1Sc0.8O4-δ达到5.6μmol/h/g,同时我们通过化学还原法负载了Pd,Pt,Ru,Ag,Au 5种贵金属,制氢速率最好的是金属钌达到13.15μmol/h/g,最低的是金属铂为8.45μmol/h/g。此外,我们还测试Mg1.1Fe1.1Sc0.8O4-δ的光催化还原硝酸根的实验,通过改善装置,提高光的利用率可以在短时间内,能将起始浓度为50ppm的硝酸根的转化率提高到接近100%。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36

【参考文献】