纳米金等离子复合光催化剂的制备及其可见光催化产氢性能研究
发布时间：2021-07-27 19:48
由于通过太阳能光催化分解水制氢技术得到的能源具有高能量、无污染等优点而备受青睐。其中,该技术的关键之一是光催化剂的选择。目前,光催化剂在可见下存在光催化效率很低、电子空穴易复合和光稳定性能差等问题,仍不能广泛的应用于实际工业生产。到目前为止,利用贵金属等离子共振效应来改善光催化活性成为光催化领域的研究热点。在本论文中,采用软化学合成方法将贵金属纳米粒子与半导体光催化剂结合,制备了三种可见光响应的等离子光催化剂,并对其光催化性能进行了详细的研究。具体的研究内容及结果如下:1、采用溶胶凝胶法制备出了Nano Au-g-C3N4等离子光催化剂。XRD结果表明在550 oC下煅烧可以得到纯相Nano Au-g-C3N4。TEM结果说明其金纳米粒子大小约为5-15 nm并均匀地分布在g-C3N4中。STEM-EDS表明样品中只存在Au、C、N三种元素。XPS能谱说明金以单质形式存在,并与g-C3N4紧...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化制氢在氢能系统中的示意图
并为此做了大量的科研工作。它的基本原理如图1-2，图中导带与价带之间的距离称为能带宽度或带隙。当光源照在光催化剂上，光催化剂受到辐射，价带上会产生光生电子和空穴，电子会向导带迁移，空穴则留在价带上。电子还原质子得到氢气，空穴氧化水得到氧气。在这个过程中，电子和空穴分别作为还原剂和氧化剂。然而，这种光催化制氢反应是具备条件的。首先，从热力学来讲，水分解生成 H2是一个热力学上升反应，其标准吉布斯自由能为+237.2 KJ/mo（l如公式 1-1）。而光催化反应开始的先决条件是光催化剂价带电位应高于 1.23 V vs.NHE（如公式图 1-2 半导体光催化剂分解水制氢的基本原理示意图
空大学硕士学位论文 第一而最低水平的光催化剂导带电势应该比 0 V vs.NHE 更负（如公式 带隙公式 Eg = 1240/λ可知，为了更大程度地利用太阳光谱中的可见）。半导体禁带宽度 Eg < 3.0 eV。2H2O+4hν 2H2+O2△G0= +237.2 KJ/mol （公式4H++4hν 2H2E0= 0V vs.NHE （公式H2O+2h+O2+2H++4e-E0= 1.23 V vs.NHE （公式图 1-3 对于光催化制氢反应，包括三个步骤：（1）通过吸收等于或隙能量的光，会产生光生载流子（光生电子-空穴对）；（2）载流体表面或重新组合；（3）在半导体的导带（CB）中产生的电子可且价带（VB）中剩余的空穴可以将水氧化成 O2。在这当中，光生有效分离和快速迁移，避免空位和表面电子复合对于提高光催化裂是非常重要的。在光催化研究中，我们应该考虑到任何有利于光生离和转移过程，提高光催化制氢反应效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Citric acid-assisted synthesis of nano-Ag/BiO Br with enhanced photocatalytic activity[J]. Xiuli Li,Xiaoming Mao,Xiaochao Zhang,Yunfang Wang,Yawen Wang,Hui Zhang,Xiaogang Hao,Caimei Fan. Science China Chemistry. 2015(03)
本文编号：3306428
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化制氢在氢能系统中的示意图
并为此做了大量的科研工作。它的基本原理如图1-2，图中导带与价带之间的距离称为能带宽度或带隙。当光源照在光催化剂上，光催化剂受到辐射，价带上会产生光生电子和空穴，电子会向导带迁移，空穴则留在价带上。电子还原质子得到氢气，空穴氧化水得到氧气。在这个过程中，电子和空穴分别作为还原剂和氧化剂。然而，这种光催化制氢反应是具备条件的。首先，从热力学来讲，水分解生成 H2是一个热力学上升反应，其标准吉布斯自由能为+237.2 KJ/mo（l如公式 1-1）。而光催化反应开始的先决条件是光催化剂价带电位应高于 1.23 V vs.NHE（如公式图 1-2 半导体光催化剂分解水制氢的基本原理示意图
空大学硕士学位论文 第一而最低水平的光催化剂导带电势应该比 0 V vs.NHE 更负（如公式 带隙公式 Eg = 1240/λ可知，为了更大程度地利用太阳光谱中的可见）。半导体禁带宽度 Eg < 3.0 eV。2H2O+4hν 2H2+O2△G0= +237.2 KJ/mol （公式4H++4hν 2H2E0= 0V vs.NHE （公式H2O+2h+O2+2H++4e-E0= 1.23 V vs.NHE （公式图 1-3 对于光催化制氢反应，包括三个步骤：（1）通过吸收等于或隙能量的光，会产生光生载流子（光生电子-空穴对）；（2）载流体表面或重新组合；（3）在半导体的导带（CB）中产生的电子可且价带（VB）中剩余的空穴可以将水氧化成 O2。在这当中，光生有效分离和快速迁移，避免空位和表面电子复合对于提高光催化裂是非常重要的。在光催化研究中，我们应该考虑到任何有利于光生离和转移过程，提高光催化制氢反应效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Citric acid-assisted synthesis of nano-Ag/BiO Br with enhanced photocatalytic activity[J]. Xiuli Li,Xiaoming Mao,Xiaochao Zhang,Yunfang Wang,Yawen Wang,Hui Zhang,Xiaogang Hao,Caimei Fan. Science China Chemistry. 2015(03)
本文编号：3306428
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