摻雜氧化銦的制備及其光催化制氧性能研究.pdf

1、In2O3作為優(yōu)秀的半導體材料在光催化領(lǐng)域，例如在光催化水產(chǎn)氫、產(chǎn)氧反應(yīng)中具有良好的應(yīng)用。但是由于In2O3較大的禁帶寬度阻礙了其在光催化方面的應(yīng)用，所以想要提高光催化反應(yīng)活性，減小In2O3的禁帶寬度顯得十分必要。研究表明，N的摻入能夠有效減小In2O3的帶隙，過渡金屬陽離子摻雜可以降低導帶的位置，同樣可以起到減小帶隙的作用。同時，元素摻雜將引入新的能級或缺陷，嚴重影響光生載流子的復合，從而影響光催化效率。
　　本論文采用含有I

2、n的金屬-有機骨架材料sod-ZMOF作為前軀體制備N摻雜In2O3和N、Co共摻雜In2O3并詳細討論陰離子和陰陽離子共摻雜對In2O3光解水產(chǎn)氧的影響機理。論文分為三個部分:
　　第一章緒論。簡要介紹了光解水制氫制氧的原理以及光解水催化劑的種類，特點和制備方法。
　　第二章N摻雜In2O3結(jié)構(gòu)的制備及光催化產(chǎn)氧性能研究。采用sod-ZMOF作為前驅(qū)體經(jīng)過燒結(jié)后轉(zhuǎn)變成N摻雜的In2O3,其中有機配體咪唑-4,5-二羧酸作為

3、N源。制備出的N摻雜In2O3去掉表面附著的碳后禁帶寬度為2.9 eV，報道的純In2O3的禁帶寬度(3.5-3.7 eV)減小了0.6-0.8 eV。通過該制備方法獲得了具有較高比較面積的多孔In2O3納米晶，同時，N-摻雜有效抑制了光生電荷的復合。在上述因素的協(xié)同作用下，該N摻雜In2O3在1小時內(nèi)光解水產(chǎn)氧量為20.48μmol(215.04μmol/g)。通過對材料結(jié)構(gòu)的詳細表征分析，對N摻雜方式和機理進行了探究。
　　第

4、三章N、Co共摻雜的In2O3結(jié)構(gòu)的制備及光催化產(chǎn)氧性能研究。采用摻入Co元素的sod-ZMOF作為前軀體燒結(jié)得到N、Co共摻雜的In2O3,Co的摻入在N摻雜的基礎(chǔ)上進一步減小In2O3的禁帶寬度，從2.9 eV減小到2.65 eV。研究表明Co2+的摻入可以降低導帶位置，在導帶與價帶之間更靠近導帶的位置形成雜質(zhì)能級。光解水產(chǎn)氧實驗證明，N、Co共摻雜可以有效提高光催化產(chǎn)氧能力，反應(yīng)四小時后摻Co10％的樣品產(chǎn)氧量為312.52μmo