四種p-n復(fù)合型催化劑的合成及其光催化分解水制氫性能研究.pdf

1、氫能作為一種潔凈、高效、可再生能源,被認(rèn)為是未來最有希望的能源之一。光催化分解水制氫以水為原料,以太陽能為能源,既環(huán)保,又不消耗有限的不可再生能源,是制備氫氣較理想的方法。而光催化分解水制氫的關(guān)鍵是光催化劑的開發(fā)。制備p-n復(fù)合型催化劑,可有效促進(jìn)光生電子、空穴的分離,提高光催化分解水制氫效率。
　　以Al(NO3)3·9H2O和Cu(NO3)2·3H2O為原料,氨水作為Al3+的沉淀劑,經(jīng)半濕法合成了CuAlO2。對樣品進(jìn)行了X

2、射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)及紫外-可見漫反射(UV-visDR)表征分析,測試了CuAlO2的光催化產(chǎn)氫活性。結(jié)果顯示,制得的CuAlO2結(jié)晶完整性較好,純度較高,直接禁帶寬度約為3.48eV。
　　采用鎢酸分解法制備了WO3,考察了焙燒溫度和焙燒時間對其物理性能及光催化性能的影響,結(jié)果顯示,鎢酸經(jīng)700℃焙燒3h合成的WO3具有較好的結(jié)晶完整性和較優(yōu)的光催化性能,所得WO3的禁帶寬度約為2.82eV。用機(jī)械研磨法制備

3、了CuAlO2-WO3復(fù)合型催化劑,考察了復(fù)合比例、焙燒溫度、焙燒時間,以及Ag和Ru負(fù)載對CuAlO2-WO3復(fù)合型催化劑光催化活性的影響,結(jié)果顯示,CuAlO2-WO3的較優(yōu)制備條件為,CuAlO2與WO3按摩爾比1:1進(jìn)行復(fù)合,450℃焙燒3.5h;而以金屬計,負(fù)載0.3wt％的Ag或Ru可使復(fù)合催化劑的活性進(jìn)一步提高。
　　采用化學(xué)沉淀法制備了ZnO,考察了前驅(qū)體焙燒溫度和焙燒時間對其物理性能及光催化性能的影響,結(jié)果顯示,

4、前驅(qū)體經(jīng)400℃焙燒3h合成的ZnO具有較好的結(jié)晶完整性和較優(yōu)的光催化性能,所得ZnO的禁帶寬度約為3.25eV。同樣用機(jī)械研磨法制備了CuAlO2-ZnO復(fù)合型催化劑,考察了復(fù)合比例、焙燒溫度、焙燒時間,以及Ag和Ru負(fù)載對CuAlO2-ZnO復(fù)合型催化劑光催化活性的影響,結(jié)果顯示,CuAlO2-ZnO的較優(yōu)制備條件為,CuAlO2與ZnO按摩爾比1:0.6進(jìn)行復(fù)合,350℃焙燒3h;而以金屬計,Ag和Ru負(fù)載量分別為0.5wt%和0

5、.1wt%時,復(fù)合催化劑的活性得到進(jìn)一步提高。
　　以Cr(NO3)3·9H2O和Cu(NO3)2·3H2O為原料,以氨水為Cr3+沉淀劑,半濕法合成了CuCrO2,并借助XRD和熱重-差示掃描(TG-DSC)的分析結(jié)果確立了前驅(qū)體在焙燒的過程中,含Cr物相的變化歷程為Cr(OH)3→CuCrO4→CuCr2O4→CuCrO2。通過機(jī)械研磨的方法合成了CuCrO2-WO3和CuCrO2-ZnO復(fù)合型催化劑,并測試了復(fù)合催化劑的光催