半導體光催化劑的設計及其光催化制氫的性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)化石燃料的日益枯竭和其燃燒所帶來嚴重的環(huán)境污染問題促使人們尋找清潔的新型能源。氫能作為一種高效的清潔能源因其具有廣泛的應用前景而備受關注。目前工業(yè)上常用的甲烷水蒸氣重整這種制氫方法不僅僅需要消耗巨大的能量，同時會生成大量二氧化碳氣體。而光催化分解水可以直接將太陽能轉化成化學能存儲在氫氣當中。光催化制氫的活性主要取決于半導體光催化劑的光吸收能力、光生載流子的分離和遷移、表面反應動力學等。本文主要針對以上幾點對光催化制氫體系進行設計和優(yōu)

2、化，具體內容分為以下三個部分:
　　(1)設計并合成了納米石墨共軛的氮化碳(GNC-C3N4)納米片用于光催化分解水制氫。首先，共軛的延伸使得其光吸收能力顯著增強。此外，這種獨特結構有助于光生載流子的分離并促進光生電子在局域π共軛電場內遷移。相比于空白氮化碳(g-C3N4)，GNC-C3N4納米片的光催化產氫速率提升了15倍。
　　(2)制備金屬鎳修飾的硫化鋅鎘固溶體用于光催化分解苯甲醇同時生成氫氣和苯甲醛。這種不含貴金屬的

3、光催化體系的產氫速率可以達到666.3μmol h-1，這遠遠高于空白硫化鋅鎘以及貴金屬Pt修飾的硫化鋅鎘體系。并且其在420nm單色光照射下的產氫量子效率高達52.5％。進一步分析研究表明，金屬Ni在光催化苯甲醇脫氫過程可以加速光生載流子的分離并且有助于α-C-H鍵的活化。
　　(3)通過在納米多孔BiVO4電極表面修飾CoP納米顆粒使得其光電催化水氧化過電勢顯著負移了430mV。此外，在模擬太陽光的照射下，其在1.23Vvs.