改性TiO-,2-光催化制氫的研究.pdf

1、本文首先研究了光催化制氫的條件，如反應(yīng)溶液中催化劑的濃度、所添加的電子給體的種類和數(shù)量對(duì)光催化產(chǎn)氫效率的影響。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)找出光催化制氫的最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)，120ml反應(yīng)溶液最佳催化劑用量為0.5g，電子給體以乙醇為最佳。根據(jù)光催化制氫實(shí)驗(yàn)的需要，設(shè)計(jì)并建成了一套完善的外部光源照射的光催化制氫系統(tǒng)。本系統(tǒng)測(cè)試催化劑的活性精度較高，而且是在線檢測(cè)氫的濃度操作非常簡(jiǎn)單。 在催化劑方面，以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB

2、)為模板劑合成了高比表面的TiO2超細(xì)納米粉體。采用XRD、TEM、BET分析方法對(duì)催化劑的物相、顆粒粒徑及比表面積進(jìn)行了表征，結(jié)果顯示TiO2的晶粒尺寸和比表面積與CTAB添加量和燒結(jié)溫度有關(guān)。重點(diǎn)考察了不同條件下制備的TiO2系列光催化劑無(wú)氧條件下的光催化分解水產(chǎn)氫性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)CTAB與Ti的投料的物質(zhì)的量之比為0.15，焙燒溫度為450℃時(shí)，獲得的晶粒尺寸為5.73nm、比表面為150m2·g-1的TiO2粉體(0.15

3、-450樣品)具有最好的光催化產(chǎn)氫活性，測(cè)得的3h內(nèi)平均產(chǎn)氫速率為12.5mL·h-1。 在探索出制備高性能TiO2粉體條件的基礎(chǔ)上，用同樣的實(shí)驗(yàn)參數(shù)制備了金屬離子摻雜改性的TiO2光催化劑，摻雜的金屬離子包括Co2+、Ag+、Zn2+和Fe3+離子，重點(diǎn)研究了不同F(xiàn)e、Zn摻雜量對(duì)TiO2晶體結(jié)構(gòu)和光催化活性的影響。所制樣品用X射線衍射、紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行了分析，探索了摻雜機(jī)理。最后考察了金屬離子摻雜改性的TiO2系列光