生物還原法制備銀修飾鈣鈦礦LaBO3(B=Co,Ni)及其在可見光下光催化水分解制氫的研究.pdf

1、利用太陽能光催化分解水制氫對(duì)于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、緩解能源危機(jī)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義。鈣鈦礦由于其獨(dú)特的能帶構(gòu)成，表現(xiàn)出了優(yōu)于其他類型化合物的光催化制氫活性，得到了人們的廣泛關(guān)注。然而，其過寬的禁帶寬度決定了它僅能響應(yīng)占太陽光譜4％的紫外光，極大地限制了對(duì)太陽光的利用率。金屬離子摻雜和貴金屬的負(fù)載是拓寬寬禁帶半導(dǎo)體光吸收范圍的有效途徑，同時(shí)還能在一定程度上抑制光生電子和空穴的復(fù)合率。因此本課題針對(duì)LaCoO3和LaNiO3進(jìn)行

2、了改性研究，首次采用生物法制備可見光響應(yīng)的光催化制氫材料，考察了其在可見光下光催化水分解制氫的活性。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用微生物法(畢赤酵母菌GS115(制備了過渡金屬Cu摻雜的LaCoO3型光催化劑(M-LaCo0.7Cu0.3O3)，考察了Cu的摻雜量對(duì)可見光下催化劑活性的影響，研究結(jié)果表明，銅的摻雜有助于光催化水分解制氫性能的提高，摻銅量為x=0.3，LaCo0.7Cu0.3O3的光催化性能最佳。通過XRD、TG

3、、SEM、EDS、XPS、FTIR、UV-VisDRS和PL譜對(duì)催化劑的相組成、結(jié)構(gòu)形貌特征、元素價(jià)態(tài)、光吸收性質(zhì)等進(jìn)行了表征。表征顯示:Cu(Ⅱ)摻雜后對(duì)LaCoO3的晶體結(jié)構(gòu)基本上沒有影響，摻雜后樣品衍射峰向低角度有所偏移，但仍維持了鈣鈦礦型(ABO3)結(jié)構(gòu)。Cu以Cu(Ⅱ)存在，在價(jià)帶結(jié)構(gòu)中形成雜質(zhì)能級(jí)，減小禁帶寬度，增加對(duì)光的吸收。微生物可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)催化劑中氧缺陷的含量，適當(dāng)?shù)难跞毕萦兄诠獯呋钚缘奶岣摺?br>　　(2)對(duì)

4、LaNiO3進(jìn)行了貴金屬的摻雜探索。一定量的銀對(duì)LaNiO3進(jìn)行B位摻雜后，催化劑仍能保持鈣鈦礦LaNiO3的基本構(gòu)架，但隨著摻雜量的增加XRD中逐漸出現(xiàn)了相當(dāng)明顯的單質(zhì)銀的特征衍射峰，XPS中出現(xiàn)了金屬銀和氧化銀，實(shí)現(xiàn)了一定的摻雜。與此同時(shí)，隨著Ag摻雜的增加顆粒尺寸減小，較小的顆粒尺寸能夠縮短光生電子和空穴的移動(dòng)距離。同時(shí)氧空位的濃度增加，使得傳遞至Ag表面的光生電子能夠快速有效地向吸附氧導(dǎo)出，提高光催化反應(yīng)速率。
　　(3)

5、采用了植物生物質(zhì)還原負(fù)載銀，植物中含有還原性羥基物質(zhì)(糖、有機(jī)酸、苷、多酚、黃銅等(及蛋白質(zhì)等有助于銀的還原。本文用梔子浸出液制備了銀負(fù)載LaNiO3，活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化學(xué)法制備的銀負(fù)載催化劑，最佳負(fù)載量為5％。銀是催化劑的活性組分，銀的負(fù)載量對(duì)催化劑表面的活性中心的數(shù)目有一定的影響，過低的負(fù)載量會(huì)直接影響到催化劑的活性。當(dāng)銀的負(fù)載量增大到一定值后，催化劑上的銀顆粒更容易發(fā)生團(tuán)聚而增大或分散不均勻。銀的等離子體作用有助提高吸光能性，銀作為光