TiO2和ZnO基一維納米材料光催化甘油水溶液制氫性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文采用溶膠-凝膠法制備了P,Bi摻雜的TiO2納米顆粒,以此為前驅(qū)體通過水熱法制備了相應(yīng)的納米管。采用低溫水浴法制備了ZnO納米棒,以此為前驅(qū)體通過表面化學(xué)改性法制備了不同S/O比、不同殼層厚度的ZnO/ZnS核殼納米棒。采用SEM,TEM,N2吸附-脫附,XRD,Raman,UV-Vis等方法對納米材料表面形貌、組成、結(jié)構(gòu)、光吸收性能進(jìn)行了表征,考察了納米材料在紫外光和模擬太陽光下光催化分解甘油水溶液制氫反應(yīng)活性,并探討了光催化劑的

2、能帶結(jié)構(gòu)和光催化水分解制氫的反應(yīng)機理。
  研究結(jié)果表明:P,Bi摻雜后的TiO2為具有介孔結(jié)構(gòu)的納米顆粒,仍保持了銳鈦礦晶型,但其晶粒變小,比表面積增大;P,Bi摻雜將在TiO2禁帶內(nèi)引入雜質(zhì)能級,降低了禁帶能量,增加光生電子和空穴的分離性能,有利于提高TiO2的吸光性能,使其吸光域擴展至可見光區(qū);P,Bi摻雜的TiO2納米顆粒顯示出遠(yuǎn)高于純TiO2的光催化甘油水溶液制氫性能,而改性TiO2納米材料的形貌對制氫產(chǎn)率也有很大影響,

3、納米管由于具有更大的比表面積,特殊的管道結(jié)構(gòu),增加了光生載流子的遷移速度和分離效率,其制氫產(chǎn)率要明顯高于納米顆粒;對于P摻雜的TiO2納米材料體系,2%P摻雜的TiO2納米管具有最高的光催化反應(yīng)性能,在模擬太陽光照射下最大產(chǎn)氫速率為316μmol/h·g;在Bi摻雜的TiO2納米材料體系中,2%Bi摻雜的TiO2納米管具有最高的光催化反應(yīng)性能,在模擬太陽光照射下最大產(chǎn)氫速率可達(dá)524μmol/h·g;P和Bi的摻雜量過高時,磷氧化物或鉍

4、氧化物將在表面聚集,成為光生電子和空穴的復(fù)合中心,降低納米材料的光吸收性能和光催化反應(yīng)性能。
  ZnO/ZnS核殼納米棒是由直徑為100nm、長度為幾百納米至幾微米的ZnO核以及由沉積了約12nm的ZnS殼層組成;核殼結(jié)構(gòu)的形成明顯的增加了ZnO納米棒的比表面積和孔容,增強了化學(xué)吸附水的能力;ZnO核與ZnS殼層之間形成了n-p異質(zhì)結(jié),提高了納米棒材料的可見光區(qū)光吸收性能;ZnS殼層的存在明顯改善了ZnO納米棒的光催化制氫性能,

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