生物還原法制備銀修飾鈣鈦礦LaBO3(B=Co,Ni)及其在可見光下光催化水分解制氫的研究.pdf

1、利用太陽能光催化分解水制氫對于節(jié)約資源、保護環(huán)境、緩解能源危機、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義。鈣鈦礦由于其獨特的能帶構成，表現(xiàn)出了優(yōu)于其他類型化合物的光催化制氫活性，得到了人們的廣泛關注。然而，其過寬的禁帶寬度決定了它僅能響應占太陽光譜4％的紫外光，極大地限制了對太陽光的利用率。金屬離子摻雜和貴金屬的負載是拓寬寬禁帶半導體光吸收范圍的有效途徑，同時還能在一定程度上抑制光生電子和空穴的復合率。因此本課題針對LaCoO3和LaNiO3進行

2、了改性研究，首次采用生物法制備可見光響應的光催化制氫材料，考察了其在可見光下光催化水分解制氫的活性。具體研究內容如下:
　　(1)采用微生物法(畢赤酵母菌GS115(制備了過渡金屬Cu摻雜的LaCoO3型光催化劑(M-LaCo0.7Cu0.3O3)，考察了Cu的摻雜量對可見光下催化劑活性的影響，研究結果表明，銅的摻雜有助于光催化水分解制氫性能的提高，摻銅量為x=0.3，LaCo0.7Cu0.3O3的光催化性能最佳。通過XRD、TG

3、、SEM、EDS、XPS、FTIR、UV-VisDRS和PL譜對催化劑的相組成、結構形貌特征、元素價態(tài)、光吸收性質等進行了表征。表征顯示:Cu(Ⅱ)摻雜后對LaCoO3的晶體結構基本上沒有影響，摻雜后樣品衍射峰向低角度有所偏移，但仍維持了鈣鈦礦型(ABO3)結構。Cu以Cu(Ⅱ)存在，在價帶結構中形成雜質能級，減小禁帶寬度，增加對光的吸收。微生物可以適當?shù)恼{節(jié)催化劑中氧缺陷的含量，適當?shù)难跞毕萦兄诠獯呋钚缘奶岣摺?br>　　(2)對

4、LaNiO3進行了貴金屬的摻雜探索。一定量的銀對LaNiO3進行B位摻雜后，催化劑仍能保持鈣鈦礦LaNiO3的基本構架，但隨著摻雜量的增加XRD中逐漸出現(xiàn)了相當明顯的單質銀的特征衍射峰，XPS中出現(xiàn)了金屬銀和氧化銀，實現(xiàn)了一定的摻雜。與此同時，隨著Ag摻雜的增加顆粒尺寸減小，較小的顆粒尺寸能夠縮短光生電子和空穴的移動距離。同時氧空位的濃度增加，使得傳遞至Ag表面的光生電子能夠快速有效地向吸附氧導出，提高光催化反應速率。
　　(3)

5、采用了植物生物質還原負載銀，植物中含有還原性羥基物質(糖、有機酸、苷、多酚、黃銅等(及蛋白質等有助于銀的還原。本文用梔子浸出液制備了銀負載LaNiO3，活性遠遠高于化學法制備的銀負載催化劑，最佳負載量為5％。銀是催化劑的活性組分，銀的負載量對催化劑表面的活性中心的數(shù)目有一定的影響，過低的負載量會直接影響到催化劑的活性。當銀的負載量增大到一定值后，催化劑上的銀顆粒更容易發(fā)生團聚而增大或分散不均勻。銀的等離子體作用有助提高吸光能性，銀作為光