以介孔前驅(qū)體合成二氧化鈦及其光催化水解制氫的研究.pdf

1、氫氣是一種超清潔能源，其燃燒熱值高、無污染，預(yù)期在未來的能源消耗結(jié)構(gòu)中將占據(jù)主導(dǎo)地位。TiO2是一種在紫外光下具有較好光催化產(chǎn)氫活性的半導(dǎo)體催化材料，通過元素?fù)诫s和材料復(fù)合等手段對TiO2進(jìn)行改性，其光催化活性可擴(kuò)展到可見光范圍。在本文中，我們采用水熱法合成了納米顆粒型二氧化鈦TiO2-NP，引入La、Co、Zr、Ni、Fe、N或S雜原子對其進(jìn)行了改性;采用表面活性劑自主裝法合成了介孔二氧化鈦前驅(qū)體，經(jīng)焙燒后獲得了具有良好光化學(xué)活性的m

2、-TiO2，并優(yōu)化了其合成條件和反應(yīng)條件;在此基礎(chǔ)上，引入La和N合成了對可見光有響應(yīng)的La-m-TiO2和N-m-TiO2樣品。此外，我們還嘗試采用水熱法制備了石墨烯/二氧化鈦復(fù)合型材料rGO/m-TiO2，并對其光催化制氫性能進(jìn)行了評價，研究結(jié)果表明:
　　(1)采用水熱法合成了納米二氧化鈦TiO2-NP及摻雜型納米二氧化鈦M-TiO2-NP和X-TiO2-NP系列樣品。當(dāng)La摻雜量(nLa/nTiO2)為0.01時，La-T

3、iO2-NP樣品在紫外光下的產(chǎn)氫活性可達(dá)3.85 L·g-1h-1，較TiO2-NP提高了20.3％;在可見光下的產(chǎn)氫活性為182 mL·g-1h-1。當(dāng)S摻雜量(nS/nTiO2)為0.05時，S-TiO2-NP樣品在紫外光下的產(chǎn)氫活性可達(dá)3.90 L·g-1h-1;可見光條件下的產(chǎn)氫活性達(dá)168 mL·g-1h-1。
　　(2)合成了介孔二氧化鈦前驅(qū)體，經(jīng)450℃焙燒后獲得了具有光催化活性結(jié)構(gòu)的m-TiO2樣品。當(dāng)m-TiO2

4、樣品用量為0.4 g/L，甲醇濃度為20％，Pt負(fù)載量為0.5-0.7wt％時，其在紫外光下的產(chǎn)氫活性最高，達(dá)3.80 L·g-1h-1，壽命長達(dá)20 h，是P25的1.54倍，總產(chǎn)氫量提高了4.7％。以介孔二氧化鈦前驅(qū)體合成的La-m-TiO2和N-m-TiO2系列樣品，紫外光下，當(dāng)摻雜量(nLa/nTiO2)為0.01的La-m-TiO2的產(chǎn)氫活性達(dá)4.45 L·g-1 h-1，摻雜量(nN/nTiO2)為4的N-m-TiO2樣品達(dá)

5、4.50 L·g-1h-1，較未摻雜樣品分別提高了17％和18％。在可見光下，La-m-TiO2(nLa/nTiO2=0.01)和N-m-TiO2(nN/nTiO2=4)的產(chǎn)氫活性分別達(dá)137 mL·g-1h-1和164mL·g-1h-1。
　　(3)采用水熱法合成的rGO/m-TiO2樣品，當(dāng)石墨烯量(nrGO/nTiO2)為0.01時，樣品在紫外光下的產(chǎn)氫活性為5.40 L·g-1h-1，較未復(fù)合樣品提高了42％;在可見光條件