复合半导体光催化材料的设计及其在光解水制氢中的应用

发布时间：2017-10-05 10:13

  本文关键词：复合半导体光催化材料的设计及其在光解水制氢中的应用

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【摘要】：自从1972年日本科学家A. Fujishima和K. Honda在实验中发现,在外加偏电压后,通过光照射Ti02电极后,在铂电极上能够检测到氢气的产生。从此,利用太阳能光催化制氢技术成为全世界研究的热门项目。21世纪,能源和环境是人类所面临的两大重要问题,与传统的能源相比,氢具有高效可再生无污染等优点,成为人类理想的清洁能源。而光催化分解水制氢被认为是解决当前能源和环境问题的有效方法。本文是通过镁热还原和HF后处理的方法,将SiO2/TiO2复合物还原成Si/MgTiO3均相异质结,对其样品进行XRD、XPS、UV-Vis、SEM、TEM等表征。MgTi03由于导带位置在氢电极电势(-0.41 v；PH=7)的下面,因此不能单独用来光催化分解水制氢。本文通过Z一型复合的方法,将带隙不够理想的Si和MgTiO3进行复合,从而使较高导带位置的半导体的光生电子用来光催化分解水制氢气,而具有较低价带位置的半导体的空穴用来氧化水制氧气。使其拓宽材料的整体吸光范围,及整体氧化还原电位,并且促进了半导体的光生电子-空穴对的分离。Si/MgTiO3均相异质结在可见光照射下,光解水制氢过程中不需要添加任何牺牲剂,并具有较高的光催化性能和较好的稳定性。
【关键词】：光催化 制氢 Z-型复合 钛酸镁 纯水
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ116.2
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 引言8
• 1.2 半导体光催化剂的研究背景8-9
• 1.3 光催化制氢的基本原理9-10
• 1.4 光催化活性的影响因素10-11
• 1.41 催化剂的粒径11
• 1.42 催化剂的比表面积11
• 1.43 催化剂的晶面结构11
• 1.5 提高光催化活性的方法11-21
• 1.51 普通方法提高光催化剂活性11-13
• 1.52 材料的晶型或形貌的对光催化性能的影响13-15
• 1.53 掺杂15
• 1.54 半导体复合15-21
• 1.6 本文的选题背景及意义21-22
• 第二章 实验试剂和试验方法22-25
• 2.1 实验药品22
• 2.2 实验中所用的仪器22-23
• 2.3 光催化剂的表征23
• 2.4 光催化分解水性能的测试23-25
• 第三章 Z-型Si/MgTiO_3复合纳米材料的合成及其光催化分解水制氢25-33
• 3.1 引言25
• 3.2 复合纳米材料Si/MgTiO_3的制备25-26
• 3.21 合成SiO_2/TiO_2复合物25
• 3.22 合成Si/MgTiO_3复合材料25-26
• 3.3 结果与讨论26-32
• 3.31 样品的表征26-29
• 3.32 光催化活性和机理分析29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 结论与展望33-34
• 参考文献34-38
• 致谢38-39
• 在学期间公开发表论文及著作情况39

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