CuO-TiO2光催化分解水制氫的反應過程研究.pdf

1、開發(fā)具有高活性的光催化劑、提高太陽能光催化量子效率以及產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)可以解決未來能源危機、環(huán)境污染問題，已成為光催化領域研究的熱點。納米二氧化鈦TiO2是目前研究最為廣泛的一種光催化劑，具有化學性質穩(wěn)定、無毒、無污染等優(yōu)點，尤其在光催化分解水制氫領域研究已表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但仍然存在著反應速率和利用率較低等缺點，限制了其光催化應用的推廣。
　　本論文以TiO2(P25)為載體，進行了CuO的負載，制備了復合半導體CuO/TiO2光催

2、化劑，并對其應用于光催化分解水制氫反應過程進行了詳細的研究，建立了CuO/TiO2復合催化劑光催化分解水制氫的機制。主要研究工作總結如下:
　　(1)實驗采用浸漬、熱分解的方法制備CuO/TiO2復合光催化劑，即將TiO2(P25)均勻分散至Cu(NO3)23H2O水溶液后干燥、焙燒。對樣品進行了X射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能量分散譜儀(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、拉曼光譜(Raman)、X射線光電

3、子能譜(XPS)、紫外-可見漫反射光譜(UV-vis)等表征。結果表明，在TiO2顆粒表面負載CuO，催化劑形貌近似于球狀，復合半導體材料CuO/TiO2吸收波長由412nm擴展至432nm，帶隙寬度與P25相比由3.01eV降至2.87eV，光吸收范圍向可見光擴展，改善了光吸收性能。
　　(2)實驗研究了復合催化劑CuO/TiO2光催化分解水制氫反應過程。重點考察了選用不同犧牲劑如直鏈醇和多元結構醇類條件下，光催化分解水產(chǎn)氫的效

4、果;即考察了CuO負載量、光催化劑用量、乙二醇初始濃度、光照波長、光照面積等因素對光催化分解水產(chǎn)氫過程的影響。結果表明，紫外光照下，CuO的負載量是1.0wt％、催化劑用量是0.08g/100mL溶液、乙二醇初始濃度是7.2mol/L時，產(chǎn)氫速率最大達到604.48μmol·h-1·g-1，光催化分解水制氫的能量轉化效率和量子產(chǎn)率分別為1.85％和4.24％。
　　(3)根據(jù)光催化反應液相產(chǎn)物的實驗分析結果，理論論證光催化反應分解