纳米片状TiO 2 基光催化产氢及界面电子转移机制
发布时间：2021-09-29 01:40
以太阳光作为驱动力将水转化为清洁高效的氢能是一种可持续能源利用方式。光催化产氢过程中电子-空穴易复合,电子利用效率低,制约产氢效率的提升。基于催化剂内部电子转移、界面电子转移以及界面电子反应的全过程电子转移路径,优化催化剂表面性质可有效提高电子利用效率。本论文选用稳定、廉价、无毒的TiO2作为基底催化剂,制备了 RGO/TiO2、MoS2/TiO2以及Cu、Fe和Ni/TiO2等复合催化剂,通过改善TiO2表面化学性质,实现光生电子高效利用。为促进内部电子快速迁移,降低界面电子转移阻力,构建RGO/TiO2复合体系。利用水热法制备（001）面暴露的二维TiO2纳米片。通过微波水热还原GO为RGO并与TiO2纳米片复合。分析催化剂的物化性质,催化剂改性前后晶型保持稳定,TiO2纳米片分散在RGO表面,形成紧密接触。复合催化剂光生电子-空穴复合受到明显抑制,光电流密度为8 ...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?２００４－２０１４年世界能源消耗趋势图ｐ］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ?ｆｒｏｍ?２００４?ｔｏ?２０１４??
Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎｕｃｌｅａｒ?ａｎｄ?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?ｆｒｏｍ?１９６２?ｔｏ?２０１６??氢气是一种具有高热值、高利用效率、零排放的能源，被视为２１世纪最有??发展潜力的清洁能源，能源占比消耗逐年增长（图１．１）。氢能主要用于燃料电池??发电、直接燃烧产生热能以及高附加值化学品的合成。甲烷蒸汽重整制氢以及电??解水制氢是目前制取氢气的两种主要方法。而电解水制氢成本过高，工业中一般??以曱烷蒸汽重整制氢为主。但在曱烷重整过程中，会产生大量Ｃ０２，?Ｃ０等温室??气体，对生态环境造成一定危害。??光催化产氢技术是以太阳光驱动半导体催化剂，在常温常压下实现分解水产??氢，是一种重要的太阳能转化为化学能的途径。利用源源不断的清洁太阳能，产??生高价值的能源，避免了电解水制氢的高能耗以及甲烷蒸汽重整的污染问题，是??解决当下能源环境危机的有效途径，有力保障了社会经济的可持续发展。目前针??对于光催化产氢技术
价带上的电子可以激发至导带上并导电，从而实现太阳能的利用。??１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ等［５］以Ｔｉ０２半导体作为光电阳极，在紫外光辐照以及外加??偏压条件下，实现光电分解水产氢（图１．３ａ）。在此基础上，Ｂａｒｄ等１６１提出直接使??用半导体作为光催化剂，在无外加偏压的情况下，通过辐射能量大于催化剂带隙??的光照，实现光催化分解水，如图１．３ｂ所示。自此，光催化分解水产氢，作为??一种新的可持续发展能源利用技术，引起了人们广泛研究。??（ａ）?。，—＇?（ｂ）??Ｉ?，?＾?／??－４－?ｅ￣??厂?Ｈ．??ｃ＊?；?」?（??－—ｓ?．級４?Ｈ？??—＾?■參??Ｚ＊＇?＊?Ｈ＊?？??—［；?｛??Ｖ＊?〇２??ＴｉＯ，?ｐａｒｔｉｃｌｅ??ＴＫ），?Ｃｏｕｎｔｅｒ?？ｌｅｃｔｒｏｄｅ??（ｗｏｒｋｉｎｇ?ｅｌ？ｔｒ〇ｄ？）?（？?Ｑ．．?Ｐｔ）??图１．３Ｔｉ０２光电催化分解水产氢（ａ）；?Ｔｉ０２光催化分解水产氢（ｂ）ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ａ）?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ｂ）?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｔｏ?ｈｙｄｒｇｅｎ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ??Ｔｉ０２??光催化分解水产氢是利用光激发下半导体产生的电子还原水中质子实现产??氢
本文编号：3412952
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?２００４－２０１４年世界能源消耗趋势图ｐ］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ?ｆｒｏｍ?２００４?ｔｏ?２０１４??
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价带上的电子可以激发至导带上并导电，从而实现太阳能的利用。??１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ等［５］以Ｔｉ０２半导体作为光电阳极，在紫外光辐照以及外加??偏压条件下，实现光电分解水产氢（图１．３ａ）。在此基础上，Ｂａｒｄ等１６１提出直接使??用半导体作为光催化剂，在无外加偏压的情况下，通过辐射能量大于催化剂带隙??的光照，实现光催化分解水，如图１．３ｂ所示。自此，光催化分解水产氢，作为??一种新的可持续发展能源利用技术，引起了人们广泛研究。??（ａ）?。，—＇?（ｂ）??Ｉ?，?＾?／??－４－?ｅ￣??厂?Ｈ．??ｃ＊?；?」?（??－—ｓ?．級４?Ｈ？??—＾?■參??Ｚ＊＇?＊?Ｈ＊?？??—［；?｛??Ｖ＊?〇２??ＴｉＯ，?ｐａｒｔｉｃｌｅ??ＴＫ），?Ｃｏｕｎｔｅｒ?？ｌｅｃｔｒｏｄｅ??（ｗｏｒｋｉｎｇ?ｅｌ？ｔｒ〇ｄ？）?（？?Ｑ．．?Ｐｔ）??图１．３Ｔｉ０２光电催化分解水产氢（ａ）；?Ｔｉ０２光催化分解水产氢（ｂ）ｍ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ａ）?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?（ｂ）?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｔｏ?ｈｙｄｒｇｅｎ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ??Ｔｉ０２??光催化分解水产氢是利用光激发下半导体产生的电子还原水中质子实现产??氢
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