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文檔簡介
1、針對“雙床”光解水析氧過程中光生電子與空穴對分離效率低,導致光解水析氧速率偏低,難于與析氫速率匹配的現狀,本研究采用半導體摻雜、半導體復合以及還原氣氛處理等多種手段對金紅石型TiO2進行了改性,得到了一系列改性TiO2析氧用光催化劑,研究了紫外光(或可見光)輻照下,改性TiO2的光解水析氧性能。首次制備了WO3復合鈮摻雜TiO2析氧用光催化劑,并考察了WO3復合濃度對WO3-TiO2/Nb2O5光催化性能的影響;制備了WO3、V2O5和
2、Fe2O3復合的金紅石型TiO2光催化劑,首次考察了不同催化劑復合和同一催化劑不同復合濃度對金紅石型TiO2催化劑光解水析氧性能的影響,探討了光催化劑的光致發(fā)光性能與其析氧活性之間的關系;首次制備了含氧缺位的金紅石型TiO2光催化劑,考察了氧缺位濃度對金紅石型TiO2光催化劑析氧性能的影響,采用量子化學計算方法,研究了含氧缺位金紅石型TiO2的能帶結構;首次制備了含氧缺位的2%WO3-TiO2光催化劑,考察了氧缺位濃度對2%WO3-Ti
3、O2催化劑光解水析氧性能的影響。 主要研究結果如下: 1)WO3的復合能提高TiO2/Nb2O5的光催化活性,當WO3復合濃度為2%時,W03-TiO2/Nb2O5的光催化活性最高,達到152μmol·l-1·h-1,此時WO3在TiO2/Nb2O5表面剛好達到單層復合。另外,當WO3復合濃度為2%,Fe3+濃度為16·10-3mol·L-1,二次處理溫度為873K時,WO3-TiO2/Nb2O5光催化劑光解水析氧速率約
4、為191.7μmol·l-1·h-1。光能轉化材料器件化簡化了光催化反應裝置,能適當延長TiO2光催化劑的使用壽命,簡化實驗裝置,具有較為廣闊的前景。 2)LRS表明WO3在TiO2表面的單層復合濃度為2%,當達到單層復合時,析氧速率最大,在紫外光輻照下2%wO3-TiO2催化劑光解水的析氧速率約為420μmol·L-1·h-1。根據其透射光譜,采用外推法求出WO3能隙約為2.78 eV。LRS表明V2O5在TiO2表面的單層復
5、合濃度約為8%,8%V2O5-TiO2催化劑在紫外光輻照下分解水析氧速率約為110μmol·L-1·h-1,在可見光輻照下分解水的析氧速率約為80μmol·L-1·h-1。根據其透射光譜,采用外推法求出V2O5的能隙約為2.14eV,推導出金紅石型TiO2能隙約為3.08eV。無論是在紫外光還還是在可見光照射下,Fe2O3-TiO2光催化劑都不能分解水析出氧氣。光催化劑的FL測試結果顯示:光催化劑的光致發(fā)光性能并非影響催化劑光催化活性的
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