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(wèn)題是當(dāng)代社會(huì)亟需解決的兩大問(wèn)題，基于植物光合作用把CO2和H2O合成有機(jī)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(jī)。TiO2材料無(wú)毒無(wú)害綠色環(huán)保并且廉價(jià)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(duì)光的吸收。本論文研究了T

2、iO2反蛋白石光子晶體來(lái)光催化還原CO2。同時(shí)，為了提高光催化效率，采用了對(duì)可見(jiàn)光吸收較多的Cu2O和成熟的光催化材料ZnO來(lái)修飾TiO2反蛋白石。研究了Cu2O和ZnO修飾TiO2反蛋白石的過(guò)程以及修飾后的結(jié)構(gòu)性能。本論文的主要探究?jī)?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(duì)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(cè)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(shí)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(lái)修飾TiO2反蛋白石，通過(guò)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(duì)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(duì)可見(jiàn)光的吸收增強(qiáng)，并通過(guò)光電流對(duì)光催化活性進(jìn)行了表征。
　　(3)分別利用水熱法和ALD的方式制備了ZnO來(lái)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(duì)比了利用水熱法反應(yīng)不同時(shí)間ZnO的生