S摻雜TiO2-石墨烯復(fù)合催化劑制備及光催化分解水制氫.pdf

1、在半導(dǎo)體光催化劑光解水產(chǎn)氫技術(shù)發(fā)展的四十多年里，已經(jīng)制備出種類繁多的半導(dǎo)體催化劑，TiO2是目前應(yīng)用和研究最為廣泛的半導(dǎo)體催化劑之一，但因?yàn)門iO2自身存在一些缺點(diǎn)，所以通過對TiO2進(jìn)行改性提高其光催化能力是當(dāng)前半導(dǎo)體光催化領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。本文在總結(jié)半導(dǎo)體光催化研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，確定了對TiO2先進(jìn)行S摻雜改性，用于拓展光譜響應(yīng)范圍，再與石墨烯(RGO)復(fù)合，進(jìn)一步提高載流子的分離效率，從這兩個方面提高TiO2的光催化活性。
　

2、　本文以石墨為原料，通過Hummers氧化法制備出氧化石墨烯(GO)，通過水熱合成法一步制備出了S摻雜TiO2/石墨烯復(fù)合催化劑，采用X-射線衍射分析(XRD)，透射電子顯微鏡分析(TEM)，傅里葉紅外變換分析(FT-IR)，紫外-可見吸收光譜分析(UV-Vis)以及X-射線光電子能譜分析(XPS)等手段對所制備的催化劑進(jìn)行表征分析，通過光解水制氫實(shí)驗(yàn)，考察了催化劑制備工藝條件和光催化體系對催化劑產(chǎn)氫活性的影響。
　　催化劑的表征

3、分析結(jié)果表明:所制備的催化劑中TiO2是以銳鈦礦相形式存在，負(fù)載在石墨烯片層結(jié)構(gòu)上，粒徑尺寸約為14nm。S元素的摻雜和RGO的復(fù)合在不同程度上均能增加TiO2在可見光區(qū)域的吸收。XPS分析結(jié)果表明，S是以S2-形式代替了部分氧空位進(jìn)入到TiO2的晶格中，催化劑表面元素及價(jià)態(tài)分別為:Ti為+4價(jià)，O為-2價(jià)，S為-2價(jià)。
　　在光催化分解水制氫實(shí)驗(yàn)中，確定了催化劑制備最優(yōu)條件為:S摻雜量為4.0at％、RGO的復(fù)合量為0.4at％