TiO2復(fù)合半導(dǎo)體的制備及其光催化產(chǎn)氫性能的研究.pdf

1、化石燃料的消耗，使得潔凈能源的需求和環(huán)境問(wèn)題的擔(dān)憂(yōu)日愈凸顯，水分解產(chǎn)氫作為解決潔凈能源和環(huán)境問(wèn)題的極有發(fā)展前景的辦法引起了廣泛關(guān)注。而水解產(chǎn)氫可以通過(guò)多種半導(dǎo)體材料進(jìn)行光催化實(shí)現(xiàn)，常用的材料包括:二氧化鈦(TiO2)，氧化亞銅(Cu2O)，氧化鋅(ZnO)，硫化鎘(CdS)，硒花鎘(CdSe)，碲化鎘(CdTe)，和石墨型氮化碳(g-C3N4)。然而，由于催化效率較低，使得這些材料距離光催化產(chǎn)氫的實(shí)際應(yīng)用仍然有非常大的差距。理想的半導(dǎo)體

2、光催化劑具有長(zhǎng)壽的電子空穴對(duì)，低的光生電荷復(fù)合，負(fù)載助催化劑或不負(fù)載助催化劑時(shí)有高效的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，長(zhǎng)期的化學(xué)穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性，低成本，對(duì)可見(jiàn)光具有光敏性等等特點(diǎn)。根據(jù)水分解的吉布斯自由能，半導(dǎo)體材料的帶隙寬度應(yīng)該大于1.23 eV。二氧化鈦(TiO2)滿(mǎn)足上述條件，且因?yàn)槠渥陨頍o(wú)毒，低成本，良好的熱學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)被廣泛研究。過(guò)去的幾十年，大量的努力致力于研究以TiO2為基礎(chǔ)的光催化劑的催化產(chǎn)氫活性。然而，TiO2由于其較大的禁帶

3、寬度，只能吸收太陽(yáng)光中5％左右的紫外光，導(dǎo)致其在可見(jiàn)區(qū)域的活性效率非常低。
　　在文獻(xiàn)中已經(jīng)發(fā)表了可以實(shí)現(xiàn)TiO2光催化劑吸光范圍擴(kuò)大和光催化效率提高的多種研究方法。包括:被禁帶寬度相對(duì)較窄的材料敏化，貴金屬沉積，金屬摻雜;非金屬摻雜，與窄禁帶的半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合成異質(zhì)結(jié)等。本論文的工作是分別利用氧化鈷(CoOx)、氫氧化鎳(Ni(OH)2)作為助催化劑修飾TiO2/CdS（硫化鎘）復(fù)合半導(dǎo)體和TiO2納米顆粒用于水解產(chǎn)氫的研究。

4、r>　　通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法制備復(fù)合半導(dǎo)體，并通過(guò)XRD，TEM，UV-vis，XPS等測(cè)試來(lái)光展示催化劑的物理性質(zhì)和在可見(jiàn)光的吸光性能。結(jié)果表明:(1) CoOx和Ni(OH)2都可以作為非常有效的助催化劑，提高空白催化劑的產(chǎn)氫效率;(2)CoOx的修飾，可以進(jìn)一步增強(qiáng)TiO2/CdS在可見(jiàn)區(qū)域的吸光性能;(3) CoOx和Ni(OH)2修飾后的光催化劑催化性能更加穩(wěn)定，可以長(zhǎng)時(shí)間保持催化性能;(4)同時(shí)，我們也研究了CdS/石墨烯負(fù)載N