酞菁染料敏化納米TiO-,2-光解水制氫的研究.pdf

1、氫氣被公認(rèn)為未來(lái)理想的能源。半導(dǎo)體光解水制氫是一種新型的具有低成本和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)的方法，對(duì)未來(lái)制氫工業(yè)具有重要的意義。半導(dǎo)體TiO<,2>相對(duì)于其它半導(dǎo)體具有穩(wěn)定、耐腐蝕、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。但以TiO<,2>為半導(dǎo)體利用太陽(yáng)能進(jìn)行光解水制氫時(shí)，因TiO<,2>只能吸收占地表太陽(yáng)光能量?jī)H4％左右的紫外光，而不能吸收地表太陽(yáng)光中的主要成分可見(jiàn)光，因此，對(duì)太陽(yáng)能的利用效率非常低．本文以自制的納米TiO<,2>負(fù)載Pt并用酞菁染料敏化得到的產(chǎn)物

2、為可見(jiàn)光催化劑，進(jìn)行了光催化分解水制氫的研究，并成功實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光分解水制氫。 采用溶膠凝膠法(S-G)以鈦酸四丁酯作為前驅(qū)物，乙醇作為溶劑以及硝酸作為抑制劑制取納米TiO<,2>。探討了鈦酸四丁酯的濃度和陳化時(shí)間等制備工藝條件對(duì)TiO<,2>粒徑的影響。結(jié)果表明，在室溫環(huán)境下，最佳的制備工藝條件為鈦酸四丁酯:水:硝酸:乙醇的質(zhì)量比為8:25:3:44，攪拌時(shí)間為5小時(shí)，陳化時(shí)間為3天，所得到納米TiO<,2>溶膠的平均粒徑約在

3、10nm以下，粒徑分布在5～40nm。對(duì)制得的TiO<,2>粉體進(jìn)行了X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征。結(jié)果表明，TiO<,2>粉體粒徑處在納米級(jí)，為單一的銳鈦礦型，其晶胞粒徑為9.9 nm。 將自制的銳鈦礦型TiO<,2>進(jìn)行Pt負(fù)載得到了Pt/TiO<,2>，用酞菁銅四磺酸四鈉敏化Pt/TiO<,2>得到光催化劑CuPe(SO<,3>Na)4/Pt/TiO<,2>。對(duì)Pt/TiO<,2>進(jìn)行XPS表征，結(jié)

4、果表明分散于TiO<,2>表面的Pt晶粒是以Pt<'0>價(jià)態(tài)存在．對(duì)Pt/TiO<,2>和CuPc(SO<,3>Na)4/Pt/TiO<,2>進(jìn)行了X射線衍射分析(XRD)和掃描電子顯微鏡分析(SEM)，結(jié)果表明，TiO<,2>經(jīng)負(fù)載Pt、焙燒、染料敏化、烘干等過(guò)程晶型無(wú)變化；TiO<,2>經(jīng)負(fù)載Pt、焙燒過(guò)程后，晶胞粒徑增大，為17.3nm；Pt/TiO<,2>經(jīng)染料敏化、烘干過(guò)程后，TiO<,2>的晶胞粒徑幾乎沒(méi)變。對(duì)TiO<,2>

5、和CuPc(SO<,3>Na)4/Pt/TiO<,2>粒子進(jìn)行DRS表征，結(jié)果表明TiO<,2>粒子吸收光的范圍在300～400nm，主要在紫外光區(qū)，在可見(jiàn)光區(qū)幾乎沒(méi)有吸收，而CuPc(SO<,3>Na)4/Pt/TiO<,2>在600～700nm 的可見(jiàn)光范圍內(nèi)存在明顯的吸收，表明酞菁銅四磺酸四納敏化能有效將TiO<,2>的吸收光譜拓展至可見(jiàn)光區(qū)。 以CuPe(SO<,3>Na)4/Pt/TiO<,2>為光催化劑，在可見(jiàn)光源