氧化亚铜的形貌控制及其可见光光催化制氢性能研究

发布时间：2017-08-16 10:41

  本文关键词：氧化亚铜的形貌控制及其可见光光催化制氢性能研究

  更多相关文章： Cu_2O 可见光光催化 分解水产氢 稳定性 选择性光沉积

【摘要】：近几年来,以多面体金属氧化物为载体,在其特定晶面上沉积金属纳米粒子成为光催化领域的研究热点。因为金属氧化物不仅可以作为金属纳米粒子分散沉积的载体,还可以与金属纳米粒子相互作用形成异质结构来提高催化性能,尤其在特定晶面上沉积金属纳米粒子对于催化反应的研究以及理解晶面与催化性能之间的关系是很有意义的。随着近年来人们对合成技术与理论的深入研究,目前,可以成功地合成出很多具有特殊晶面的Cu_2O晶体,因此Cu_2O成为这些金属氧化物中的一个代表性半导体。本论文首先探究了多面体Cu_2O的合成方法,分别以葡萄糖、水合肼和盐酸羟胺作为还原剂合成出了不同形貌的Cu_2O晶体,分析了形貌演变的因素,确定了以盐酸羟胺为还原剂合成多面体Cu_2O的最佳方案。其次,为了进行光催化分解水产氢性能研究,我们大量制备了立方八面体Cu_2O、立方体Cu_2O和八面体Cu_2O晶体,分别测试了具有不同形貌Cu_2O的可见光光催化分解纯水产氢性能,解释了其中一些有趣的现象,并提出了一种新型的晶面间光生电子和空穴转移的模型和光照条件下的动态氧化还原机制。此外,为进一步提高Cu_2O可见光光催化分解纯水的产氢性能,我们以立方八面体Cu_2O为研究对象,通过光沉积的方法制备了Pt-Cu_2O复合光催化剂,对其进行了结构表征和性能测试。然而,在我们研究立方八面体Cu_2O光沉积的过程中,发现了金属Pt纳米粒子的选择性沉积,因此,我们对这一现象进行了详细的研究,解释了金属Pt纳米粒子选择性沉积的原因,并对Pt-Cu_2O复合光催化剂在可见光下光催化分解纯水的稳定性进行了探讨。
【关键词】：Cu_2O 可见光光催化 分解水产氢 稳定性 选择性光沉积
【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10-11
• Abstract11-13
• 第1章 绪论13-34
• 1.1 引言13-18
• 1.2 光催化分解水18-24
• 1.2.1 光催化分解水的原理18-22
• 1.2.2 光催化分解水的瓶颈22-23
• 1.2.3 提高光催化效率的方法23-24
• 1.3 氧化亚铜概述24-28
• 1.3.1 氧化亚铜的基本性质24-25
• 1.3.2 氧化亚铜的晶体结构25-26
• 1.3.3 氧化亚铜的合成26-27
• 1.3.4 氧化亚铜的晶面沉积27-28
• 1.3.5 氧化亚铜的应用背景28
• 1.4 氧化亚铜的生长机制及影响因素28-31
• 1.4.1 生长机制探讨28-30
• 1.4.2 影响因素30-31
• 1.5 本文的选题背景及主要内容31-34
• 第2章 化学试剂及催化剂表征34-38
• 2.1 主要化学试剂34
• 2.2 实验仪器34-35
• 2.3 催化剂表征35-38
• 2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）35
• 2.3.2 X射线衍射（XRD）35-36
• 2.3.3 紫外-可见漫反射光谱（DRS）36
• 2.3.4 透射电镜（TEM）36
• 2.3.5 X射线光电子能谱（XPS）36
• 2.3.6 光催化性能测试36-38
• 第3章 多面体氧化亚铜合成方法的探究38-49
• 3.1 葡萄糖为还原剂制备氧化亚铜38-43
• 3.1.1 制备过程38
• 3.1.2 XRD分析38-39
• 3.1.3 SEM分析39-43
• 3.2 水合肼为还原剂制备氧化亚铜43-45
• 3.2.1 制备过程43
• 3.2.2 SEM分析43-45
• 3.3 盐酸羟胺为还原剂制备氧化亚铜45-48
• 3.3.1 制备过程45
• 3.3.2 SEM分析45-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 立方八面体、立方体和八面体氧化亚铜的合成及可见光光催化产氢性能49-75
• 4.1 立方八面体氧化亚铜的合成及可见光光催化产氢性能49-56
• 4.1.1 立方八面体氧化亚铜的制备49
• 4.1.2 SEM分析49-51
• 4.1.3 XRD分析51-52
• 4.1.4 DRS分析52-53
• 4.1.5 XPS分析53-56
• 4.1.6 立方八面体可见光光催化活性56
• 4.1.7 小结56
• 4.2 立方体氧化亚铜的合成及可见光光催化产氢性能56-60
• 4.2.1 立方体氧化亚铜的制备56-57
• 4.2.2 SEM分析57
• 4.2.3 XRD分析57-58
• 4.2.4 DRS分析58-59
• 4.2.5 XPS分析59-60
• 4.2.6 立方体氧化亚铜可见光光催化活性60
• 4.2.7 小结60
• 4.3 八面体氧化亚铜的合成及可见光光催化产氢性能60-65
• 4.3.1 八面体氧化亚铜的制备60
• 4.3.2 SEM分析60-62
• 4.3.3 XRD分析62-63
• 4.3.4 DRS分析63
• 4.3.5 XPS分析63-64
• 4.3.6 八面体氧化亚铜可见光光催化活性64-65
• 4.3.7 小结65
• 4.4 三种形貌氧化亚铜的稳定性研究65-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第5章 Pt-Cu_2O复合材料光催化剂的制备及可见光光催化产氢性能75-91
• 5.1 Pt-Cu_2O复合光催化剂的制备75-76
• 5.2 Pt-Cu_2O复合光催化剂的表征76-84
• 5.2.1 SEM分析76-77
• 5.2.2 XRD分析77-78
• 5.2.3 DRS分析78
• 5.2.4 XPS分析78-80
• 5.2.5 TEM分析80-84
• 5.2.6 Pt-Cu_2O复合材料光催化剂可见光光催化活性84
• 5.3 Pt-Cu_2O复合光催化剂的稳定性研究84-90
• 5.4 本章小结90-91
• 结论91-92
• 参考文献92-100
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文100-102
• 致谢102

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