新型光催化劑TaON的制備及可見光下光解水制氫的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、直接利用太陽能光解水制氫是解決世界能源危機的重要途徑之一,但阻礙其應(yīng)用的是不能有效地利用太陽光,因此研究開發(fā)可見光化的光催化劑就成為當(dāng)前光催化劑研究中最重要的課題。 本論文針對傳統(tǒng)的TiO<,2>等光催化劑禁帶能隙較寬,只能在紫外光范圍內(nèi)產(chǎn)生催化活性的問題,在深入分析半導(dǎo)體光催化劑光催化機理的基礎(chǔ)上,提出制備一種帶隙能較低的新型光催化劑TaON。本論文采用高溫氣固相反應(yīng),以Ta<,2>O<,5>為原料,通過氮化反應(yīng)制備TaON。

2、并采用x-射線衍射(XRD)分析、X-射線光電子能譜(XPS)分析、紫外一可見(UV-VIS)漫反射光譜分析等測試手段對所制備的光催化劑進行了表征,重點考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、氨氣流量等因素對催化劑結(jié)構(gòu)及組成的影響。對不同反應(yīng)條件下所制樣品進行XRD測試分析,結(jié)果表明:在反應(yīng)溫度為850℃,反應(yīng)時間為10h,氨氣流量為100ml/min條件下制備樣品的X-射線衍射峰與TaON的衍射峰一致;對各樣品進行的XPS測試分析表明:通過氮化反應(yīng)T

3、a<,2>O<,5>的TFa4f<,7/2>結(jié)合能峰向結(jié)合能小的方向移動,并且出現(xiàn)N1s結(jié)合能峰,說明形成了鍵能較低的Ta-N鍵;另外,在上述反應(yīng)條件下得到了非化學(xué)計量比組成為TaO<,1.2>N<,0.8>的樣品。由此確定了催化劑的最佳制備條件。為了考察所制備催化劑的光譜響應(yīng)范圍,選取了在最佳反應(yīng)條件下制備的催化劑樣品進行了紫外.可見(UV-VIS)漫反射光譜測試,測試結(jié)果表明:TaON的光譜相應(yīng)范圍可拓寬至500nm,證明TaON具

4、有可見光響應(yīng)能力。 此外,在模擬太陽光下,研究了光催化劑TaON光解水制氫的催化活性,采用氣相色譜儀對產(chǎn)物進行檢測分析,考察了電子給體體積百分?jǐn)?shù)、催化劑制備條件、貴金屬沉積種類及擔(dān)載量等因素對產(chǎn)氫速率的影響。結(jié)果表明,TaON在可見光照射下可光解水制氫,在100ml溶液中(甲醇:水=30:70)(v/v),當(dāng)催化劑投加量為0.2g,反應(yīng)時間為4h時,產(chǎn)氫速率最大為0.21mmol/h;貴金屬對氫的產(chǎn)出有促進作用,當(dāng)Ru的擔(dān)載量為

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