TiO2反蛋白石及其修飾結(jié)構(gòu)的光催化CO2還原研究.pdf

1、溫室效應(yīng)環(huán)境污染嚴(yán)重以及能源短缺問題是當(dāng)代社會亟需解決的兩大問題，基于植物光合作用把CO2和H2O合成有機物的的原理，利用化學(xué)反應(yīng)在光催化劑的作用下把CO2和H2O還原成甲醇和甲烷，這樣不僅緩解了溫室效應(yīng)又解決了能源危機。TiO2材料無毒無害綠色環(huán)保并且廉價容易獲得是非常好的半導(dǎo)體光催化材料廣泛的應(yīng)用到光催化降解以及光解水制氫當(dāng)中。TiO2反蛋白石光子晶體結(jié)構(gòu)具有調(diào)制作用，并且多孔結(jié)構(gòu)具有比較大的比表面積有利于對光的吸收。本論文研究了T

2、iO2反蛋白石光子晶體來光催化還原CO2。同時，為了提高光催化效率，采用了對可見光吸收較多的Cu2O和成熟的光催化材料ZnO來修飾TiO2反蛋白石。研究了Cu2O和ZnO修飾TiO2反蛋白石的過程以及修飾后的結(jié)構(gòu)性能。本論文的主要探究內(nèi)容如下:
　　(1)利用垂直沉積法制備不同粒徑的光子晶體模板，在光子晶體結(jié)構(gòu)上利用ALD方式制備了不同粒徑的TiO2反蛋白石光子晶體，以及制備了TiO2反蛋白石光子晶體異質(zhì)結(jié)。利用SEM表征了TiO

3、2反蛋白石以及異質(zhì)結(jié)的表面形態(tài)，采用反射光譜表征了光子帶隙的特性以及利用吸收光譜表征了對光的吸收范圍。采用光電流表征了光催化活性，TiO2反蛋白石異質(zhì)結(jié)的光電流密度大于單純的TiO2反蛋白石結(jié)構(gòu)。利用光催化系統(tǒng)和氣相色譜儀測試出了甲醇的產(chǎn)率為5.06μmol/h。
　　(2)采用CVD方式利用Cu(hfac)2作為銅源在300℃下與氧氣和水制備了Cu2O，同時利用電化學(xué)沉積方式在65℃下制備了Cu2O，分別采用以上兩種方式制備的C

4、u2O來修飾TiO2反蛋白石，通過俄歇電子能譜確定了Cu2O的成分。利用吸收光譜表征了兩種沉積方式制備的Cu2O修飾TiO2反蛋白石對于光的吸收范圍，發(fā)現(xiàn)利用CVD氣相沉積制備的Cu2O修飾的TiO2反蛋白石對可見光的吸收增強，并通過光電流對光催化活性進行了表征。
　　(3)分別利用水熱法和ALD的方式制備了ZnO來修飾TiO2反蛋白石，利用SEM圖表征了ZnO修飾TiO2反蛋白石的表面形態(tài)，對比了利用水熱法反應(yīng)不同時間ZnO的生