銅半導(dǎo)體光催化劑的制備及其光催化產(chǎn)氫活性研究.pdf

1、本研究分別制備了CuO、CuO/ZrO2、Y2Cu2O5光催化劑,并對其進(jìn)行了貴金屬沉積、TiO2復(fù)合、NiO負(fù)載等修飾改性。利用熱重-差熱分析(TG-DTA)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外-可見光漫反射光譜(UV-Vis DRS)等技術(shù)手段對所制備的光催化劑進(jìn)行了表征。在模擬太陽光照射條件下,首次考察了這些光催化劑的光催化分解水產(chǎn)氫性能,并研究了各種因素對其產(chǎn)氫性能的影響以及光催化劑的

2、循環(huán)穩(wěn)定性能,為豐富銅系半導(dǎo)體光催化劑的研究提供一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論參考。
　　 (1)采用不同方法成功制備了CuO光催化劑,研究了其在模擬太陽光照射條件下的光催化產(chǎn)氫活性,并探討了可能的光催化反應(yīng)機(jī)理。研究結(jié)果表明,當(dāng)以熱解法為制備方法、煅燒溫度為1000℃、草酸為犧牲劑且初始濃度為0.05mol·L-1時(shí),CuO光催化劑的最佳產(chǎn)氫活性為2.48mmol.h-1·g-1;貴金屬沉積能顯著提高CuO的光催化產(chǎn)氫活性,采用H2還原法

3、沉積貴金屬Ag比光還原法有更高的產(chǎn)氫活性,其最佳沉積量為2wt％,最佳產(chǎn)氫活性為2.90mmol.h-1·g-1;不同貴金屬沉積表明,貴金屬Pt對提高光催化劑產(chǎn)氫活性的效果最好,當(dāng)沉積2wt％的貴金屬Pt后,其最佳產(chǎn)氫活性提高到3.61mmol·h-1·g-1;但是CuO光催化劑在以草酸為犧牲劑的反應(yīng)體系中不能穩(wěn)定存在。
　　 (2)CuO/ZrO2復(fù)合光催化劑采用固相法、共沉淀法和溶膠-凝膠法三種方法制備,均表現(xiàn)出較高的產(chǎn)氫活

4、性。在模擬太陽光照射條件下,溶膠-凝膠法制備所得樣品的活性最佳,當(dāng)CuO與ZrO2的復(fù)合摩爾比為40mol％、在空氣氣氛下煅燒且溫度為900℃時(shí)最佳產(chǎn)氫活性達(dá)到2.41mmol.h-1·g-1,優(yōu)于CuO/TiO2復(fù)合光催化劑,且CuO/ZrO2復(fù)合光催化劑的循環(huán)穩(wěn)定性相對于CuO光催化劑而言,有了顯著地提高。
　　 (3)Y2Cu2O5光催化劑的光催化產(chǎn)氫活性也受到很多因素的影響。在模擬太陽光照射條件下,當(dāng)以固相法為制備方法,

5、草酸為犧牲劑且初始濃度為0.05mol·L-1,光催化劑濃度為0.8g·L-1時(shí),Y2Cu2O5表現(xiàn)出最佳光催化產(chǎn)氫活性,為3.78mmol.h-1·g-1,明顯高于CuO和CuO/ZrO2。采用H2還原法沉積貴金屬Pt,其最佳沉積量為1wt％,光催化產(chǎn)氫活性提高到4.12mmol.h-1·g-1。NiO/Y2Cu2O5的光催化產(chǎn)氫活性受犧牲劑的影響表現(xiàn)的最為強(qiáng)烈,在以草酸為犧牲劑的反應(yīng)體系里,NiO負(fù)載Y2Cu2O5反而使其活性降低,