铌/钽基催化剂的制备及其太阳能转换研究

发布时间：2024-06-15 03:05

　　近几个世纪,人类社会工业和经济的不断发展,是以大量化石燃料的消耗为基础,从而造成能源短缺和环境污染问题日益加剧,这已经成为制约人类社会发展和影响人们身体健康的关键因素。近年来,纳米半导体光催化材料在太阳能转化为化学能,从而被用来去除有机废水中的污染物和分解水产出氢气转化为氢能源等方面受到了广泛的研究。这是因为太阳能具有储量丰富、洁净安全、经济环保的优点,而且转化成的氢能是一种清洁能源,其燃烧产物为水,无二次污染。因此,光催化技术也逐渐成为国内外学者广泛关注和研究的对象。铌/钽酸盐作为一种半导体光催化剂,在利用太阳能光催化分解水制氢和光催化降解有机污染物方面,近些年受到了广大学者的深入研究。这是因为铌/钽酸盐具有良好的光催化活性、选择性及化学反应稳定性。然而,铌/钽酸盐的带隙一般较宽,只可吸收太阳光谱中的紫外光,从而导致太阳能利用率极低,这大大限制了其在实际中的应用。因此,如何提高铌/钽酸盐对太阳能的转化率和分解水产氢效率仍是一项巨大的挑战。近几年,通过贵金属沉积、金属及非金属离子掺杂、构筑复合光催化剂等方法调控铌/钽酸盐的太阳能转化效率并应用在水污染治理和分解水制氢等领域成为研究热点之...

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【部分图文】：

图1.1光解水制氢能源体系[23]

图1.1光解水制氢能源体系[23]Fig.1.1Thesystemofphotocatalytichydrogengeneration[23]2半导体能带结构及光催化机理光催化剂是一类半导体材料，而半导体能作为光催化剂是由其内部能带结构决定的，半导体的能带结构....

图1.2半导体光催化材料的催化过程示意图

江苏大学博士学位论文式（1）。发的电子则与半导体表面吸附的溶液中的O2分子反应，生成·O2-（2）；另一方面，·O2-自由基还是表面·OH自由基的另一个来源，如（3）（4）：O2+e-·O2-（2）2·O2-+2e-H2O2+O2（3）H2O2+·O2-·OH+O....

图1.3一些半导体光催化材料的能带结构

半导体材料的晶型对于光催化剂的催化性能起着至关重要的作用。这是因导体材料的不同晶型，其内部的能带结构和表面态则不同，对光催化反应效是有着极其影响。比如TiO2，就有锐钛矿型、金红石型和板钛矿型三种。其中作光催化剂的是锐钛矿型和金红石型[25]。板钛矿型的TiO2人工合成非常困....

图1.4敏化剂敏化作用Fig.1.4Schematicdiagramillustratingofsensitizer.

铌/钽基催化剂的制备及其太阳能转换研究粒子尺寸足够小，半导体光催化剂的能隙会变宽，影响半导体对光的吸收。同时随着半导体材料粒径的减小，光生电子和空穴在颗粒内部的复合机率也会逐渐增加，从而降低光催化剂的反应活性。因此，对光催化剂粒径的尺寸大小需要进行一定的调控。（6）表面敏化通过在....

本文编号：3994828