当前位置:主页 > 科技论文 > 化学工程论文 >

纳米金属氧化物的一步合成及其光催化产氢性能研究

发布时间:2017-04-27 19:08

  本文关键词:纳米金属氧化物的一步合成及其光催化产氢性能研究,,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:随着人口与经济的迅猛增长,加剧了化石燃料与不可再生能源的枯竭,这严重制约着人类社会的发展。因此,寻找一种新型可再生和无污染的能源已经刻不容缓。太阳能是可再生能源,能量巨大,同时氢气是一种理想的能源载体,能量密度高,最重要的是,氢气燃烧不会对环境造成污染。因此,利用太阳光来进行光催化分解水制氢被认为是一条解决能源与环境问题的有效途径。金属氧化物光催化材料是新兴的研究对象,在当前研究的众多材料当中,金属氧化物具有强氧化性、无二次污染、能耗低、重复利用等优点。因此,它在光催化产氢和有机物降解等领域拥有广阔的应用前景,正在被越来越多的科研工作者所关注。然而,对于金属氧化物光催化材料的研究仍然处于理论探索以及实验室研究阶段,并且存在着制备过程繁琐等问题,将其大规模的应用到实际生产中还有待于进一步的探讨和研究。针对于此,研究者已经制备了多种高效的光催化剂,但遗憾的是这些光催化剂只能对波长在400 nm下的紫外光有响应,而紫外光只占全部太阳光能的3-4%左右。因此,开发具有可见光响应且有望投入实际生产的新型金属氧化物光催化剂具有非常重要的理论和现实意义。在本论文中,针对上面的科研问题,我们采用制备过程简单的一步法,并通过调整不同的反应条件,例如反应温度、反应时间、试剂用量等,合成出了两种具有光催化制氢性能的纳米金属氧化物光催化剂,内容如下:一、采用一步水热法,以硝酸铟为铟源,乙二醇为溶剂制备In2O3纳米晶。采用XRD、SEM、XPS、DRS等表征手段对所制备的In2O3纳米晶相关性质进行了详细的研究。结果表明,制备的样品为高纯度、具有纳米尺度的级别且为立方结构的纳米粒子,所制备样品粒子尺寸的大小随着条件的不同而发生变化。由DRS表征结果可知,次亚磷酸条件所制备的氧化铟具有一定的可见光吸收能力,这主要是由磷元素掺杂所引起的。对In2O3纳米晶进行了紫外光光催化分解水制氢测试,并结合以上表征结果,对该样品的生长机理进行了初步研究。二、采用一步水热法,以钛酸四丁酯为钛源,次亚磷酸为还原剂,制备了具有可见光光催化分解水制氢活性的Ti3+/P共掺杂的TiO2光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、XPS、EPR等表征手段对所制备的TiO2纳米晶的结构、形貌、结晶度以及其他性质进行了详细的研究,并对其可见光光催化制氢性能进行了测试。此外,对其光催化分解水制氢机理以及生长机理进行了探讨。研究结果表明:通过次亚磷酸的还原作用,所制备的样品具有Ti3+/P共掺杂所产生的协同效应,并且在次亚磷酸为4 mL用量时,样品既保持了TiO2自身良好的晶型结构,同时具有最佳的光催化分解水制氢活性。
【关键词】:光催化 一步水热法 In_2O_3 TiO_2
【学位授予单位】:哈尔滨师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O643.36;TQ116.2
【目录】:
  • 摘要11-13
  • Abstract13-15
  • 第1章 绪论15-29
  • 1.1 光催化研究概述15-18
  • 1.1.1 金属氧化物光催化剂的研究背景15-16
  • 1.1.2 光催化反应的基本原理16-18
  • 1.2 光催化性能的影响因素18-20
  • 1.2.1 粒子尺寸18
  • 1.2.2 PH值18-19
  • 1.2.3 量子尺寸效应19
  • 1.2.4 表面效应19-20
  • 1.3 提高光催化剂光催化性能的途径20-22
  • 1.3.1 贵金属沉积20
  • 1.3.2 金属离子掺杂20-21
  • 1.3.3 非金属掺杂21
  • 1.3.4 半导体复合21-22
  • 1.3.5 光敏化22
  • 1.4 光催化剂制备方法22-24
  • 1.4.1 气相沉积法22
  • 1.4.2 水热法22-23
  • 1.4.5 化学沉淀法23
  • 1.4.6 溶胶-凝胶法23-24
  • 1.5 课题研究对象进展24-26
  • 1.5.1 氧化铟研究进展24-25
  • 1.5.2 二氧化钛研究进展25-26
  • 1.6 选题背景以及研究内容26-29
  • 第2章 实验材料及研究方法29-33
  • 2.1 实验试剂及仪器29-30
  • 2.1.1 主要试剂29
  • 2.1.2 主要仪器设备29-30
  • 2.2 催化剂的制备30
  • 2.2.1 In_2O_3纳米晶的制备30
  • 2.2.2 TiO_2纳米晶的制备30
  • 2.3 催化剂的表征30-31
  • 2.3.1 X射线衍射分析(XRD)30-31
  • 2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)31
  • 2.3.3 透射电镜分析(TEM)31
  • 2.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析(DRS)31
  • 2.3.5 光电子能谱分析(XPS)31
  • 2.3.6 电子顺磁共振(EPR)31
  • 2.4 光催化分解水性能测试31-33
  • 2.4.1 紫外光光催化分解水制氢测试32
  • 2.4.2 可见光光催化分解水制氢测试32-33
  • 第3章 In_2O_3纳米晶的合成及其光催化性能研究33-54
  • 3.1 In_2O_3纳米晶分析表征33-49
  • 3.1.1 XRD分析表征33-40
  • 3.1.2 SEM分析表征40-44
  • 3.1.3 TEM分析表征44-47
  • 3.1.4 XPS分析表征47-49
  • 3.1.5 DRS分析表征49
  • 3.2 In_2O_3纳米晶光催化制氢性能研究49-50
  • 3.3 In_2O_3纳米晶生长机理研究50-52
  • 3.4 本章小结52-54
  • 第4章 TiO_2纳米晶的合成及其光催化性能研究54-68
  • 4.1 TiO_2纳米晶分析表征54-63
  • 4.1.1 XRD分析表征54-56
  • 4.1.2 SEM分析表征56-57
  • 4.1.3 TEM分析表征57-59
  • 4.1.4 XPS分析表征59-61
  • 4.1.5 EPR分析表征61-62
  • 4.1.6 DRS分析表征62-63
  • 4.2 TiO_2纳米晶光催化制氢性能研究63-64
  • 4.3 TiO_2纳米晶生长机理研究64-67
  • 4.4 本章小结67-68
  • 结论68-70
  • 参考文献70-76
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-78
  • 致谢78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张婵;徐宏英;;纳米金属氧化物去除水体重金属的研究进展[J];化学与生物工程;2014年03期

2 王彦卿,张朝平;纳米金属氧化物粉体的制备方法及其应用[J];贵州大学学报(自然科学版);2002年04期

3 杨晓辉,宋秀芹,张雪红;纳米金属氧化物空心球的制备[J];微纳电子技术;2003年09期

4 耀星;纳米金属氧化物粉体的合成技术[J];粉末冶金工业;2004年02期

5 刘辉,朱梅英,魏雨;纳米金属氧化物粉体的液相制备和表征进展[J];微纳电子技术;2004年11期

6 李江;李容;蔡铎昌;;纳米金属氧化物修饰电极的制备及其应用[J];商丘师范学院学报;2007年09期

7 胡军;周跃明;梁喜珍;郑兰梅;;纳米金属氧化物吸附金属离子的研究现状[J];广东化工;2010年05期

8 张金萍;吴正宇;刘建雄;牛国栋;;一维纳米金属氧化物的研究现状[J];热加工工艺;2013年06期

9 廖海达;钟莲云;马少妹;吴伯麟;张联盟;;纳米金属氧化物:复合分散法制备及分散性[J];无机化学学报;2008年10期

10 张轩;杨海峰;席广成;卢晓静;李俊芳;闫妍;;纳米金属氧化物气体传感材料研究进展[J];材料导报;2012年S2期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 李艳涛;戴进峰;高苏亮;李斌;;纳米金属氧化物对膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃协效性研究[A];2007年中国阻燃学术年会论文集[C];2007年

2 葛晋;赵亮;师彦平;;硅胶核的性质对分子自组装核壳材料性质的影响[A];甘肃省化学会第二十五届年会、第七届甘肃省中学化学教学经验交流会论文集[C];2007年

3 耿玉侠;刘文;马国栋;张媛;;纳米金属氧化物光催化剂的研究进展[A];第十届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2013年

4 陈锦凤;李翼;朱丹;王肖戈;成金华;帅琴;;高温燃煤钙基纳米金属氧化物复合吸附剂除砷脱硫的试验研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年

5 宋志;胡军成;;NiO(111)片状纳米晶对染料废水的吸附研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 庞洪涛;纳米金属氧化物、壳聚糖及其复合材料的制备与结构、性能研究[D];中国海洋大学;2008年

2 朱俊武;纳米金属氧化物的微结构控制及其应用性能研究[D];南京理工大学;2005年

3 范国康;纳米金属氧化物的低温无模板合成及其基于QCM技术的气体敏感特性研究[D];浙江大学;2013年

4 张伟;纳米金属氧化物及其复合纳米材料构建新型DNA电化学生物传感器[D];青岛科技大学;2011年

5 王安琪;纳米金属氧化物绿色催化剂的制备及其在有机反应中的应用[D];兰州大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张琨;纳米金属氧化物复合材料吸附不同形态砷的研究[D];华北电力大学;2015年

2 卢飞;纳米金属氧化物的油水分离应用及浸润性研究[D];清华大学;2014年

3 王永兰;纳米金属氧化物材料的电化学传感研究[D];西北师范大学;2015年

4 肖尧;纳米金属氧化物的一步合成及其光催化产氢性能研究[D];哈尔滨师范大学;2016年

5 景介辉;电化学方法制备纳米金属氧化物的研究[D];新疆大学;2005年

6 张开永;纳米金属氧化物改性抗静电腈纶的制备[D];东华大学;2014年

7 宋佳;碳包覆纳米金属氧化物的制备及其电容性能研究[D];北京化工大学;2011年

8 徐倩倩;Zn,Ce,Co-有机配合物的热分解产物及其光催化、吸附性能研究[D];河北工业大学;2015年

9 徐秀梅;可控电化学法合成超细金属氧化物粉体的研究[D];黑龙江大学;2008年

10 汪芳;纳米金属氧化物的制备及其在延期药剂中的应用[D];南京理工大学;2014年


  本文关键词:纳米金属氧化物的一步合成及其光催化产氢性能研究,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:331238

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/331238.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户8ace5***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com