CuO-TiO2光催化分解水制氫的反應(yīng)過(guò)程研究.pdf

1、開發(fā)具有高活性的光催化劑、提高太陽(yáng)能光催化量子效率以及產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)可以解決未來(lái)能源危機(jī)、環(huán)境污染問(wèn)題，已成為光催化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。納米二氧化鈦TiO2是目前研究最為廣泛的一種光催化劑，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，尤其在光催化分解水制氫領(lǐng)域研究已表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但仍然存在著反應(yīng)速率和利用率較低等缺點(diǎn)，限制了其光催化應(yīng)用的推廣。
　　本論文以TiO2(P25)為載體，進(jìn)行了CuO的負(fù)載，制備了復(fù)合半導(dǎo)體CuO/TiO2光催

2、化劑，并對(duì)其應(yīng)用于光催化分解水制氫反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的研究，建立了CuO/TiO2復(fù)合催化劑光催化分解水制氫的機(jī)制。主要研究工作總結(jié)如下:
　　(1)實(shí)驗(yàn)采用浸漬、熱分解的方法制備CuO/TiO2復(fù)合光催化劑，即將TiO2(P25)均勻分散至Cu(NO3)23H2O水溶液后干燥、焙燒。對(duì)樣品進(jìn)行了X射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能量分散譜儀(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、拉曼光譜(Raman)、X射線光電

3、子能譜(XPS)、紫外-可見漫反射光譜(UV-vis)等表征。結(jié)果表明，在TiO2顆粒表面負(fù)載CuO，催化劑形貌近似于球狀，復(fù)合半導(dǎo)體材料CuO/TiO2吸收波長(zhǎng)由412nm擴(kuò)展至432nm，帶隙寬度與P25相比由3.01eV降至2.87eV，光吸收范圍向可見光擴(kuò)展，改善了光吸收性能。
　　(2)實(shí)驗(yàn)研究了復(fù)合催化劑CuO/TiO2光催化分解水制氫反應(yīng)過(guò)程。重點(diǎn)考察了選用不同犧牲劑如直鏈醇和多元結(jié)構(gòu)醇類條件下，光催化分解水產(chǎn)氫的效

4、果;即考察了CuO負(fù)載量、光催化劑用量、乙二醇初始濃度、光照波長(zhǎng)、光照面積等因素對(duì)光催化分解水產(chǎn)氫過(guò)程的影響。結(jié)果表明，紫外光照下，CuO的負(fù)載量是1.0wt％、催化劑用量是0.08g/100mL溶液、乙二醇初始濃度是7.2mol/L時(shí)，產(chǎn)氫速率最大達(dá)到604.48μmol·h-1·g-1，光催化分解水制氫的能量轉(zhuǎn)化效率和量子產(chǎn)率分別為1.85％和4.24％。
　　(3)根據(jù)光催化反應(yīng)液相產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，理論論證光催化反應(yīng)分解