模擬光合作用Z型反應(yīng)光催化分解水的初步研究.pdf

1、氫能已被廣泛認(rèn)為是最具有潛力解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的理想替代能源之一，其開發(fā)備受各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)家的重視。在眾多的氫能開發(fā)手段中，利用太陽(yáng)能光催化分解水制取氫氣是一種兼顧能耗、資源和環(huán)境的最為理想和最有前途的氫能開發(fā)手段之一。在光催化分解水的研究中，最為首要的研究?jī)?nèi)容就是利用可見光進(jìn)行光催化分解水制氫,而對(duì)模擬光合作用Z型反應(yīng)光解水制氫的研究為利用可見光提供了更為廣闊的前景。 本論文中以光解水制氫實(shí)現(xiàn)途徑展開論述，介紹了光催化分解水

2、的原理、常用光解水催化劑以及影響光解水效率的因素，說(shuō)明了Z型反應(yīng)光解水制氫氣的反應(yīng)機(jī)理。 實(shí)驗(yàn)中分別討論了pH值和犧牲劑對(duì)Pt/TiO2光解水制氫活性的影響、對(duì)WO3光解水制氧活性的影響。研究中發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH≈2，加入Fe2+作為電子給體，能提高Pt/TiO2光催化劑的產(chǎn)氫量，而當(dāng)pH≈2，加入Fe3+作為電子受體，能提高WO3光催化劑的產(chǎn)氧量。通過(guò)上述研究設(shè)計(jì)了以Pt/TiO2作為產(chǎn)氫催化劑、以WO3作為產(chǎn)氧催化劑，含有Fe2+的

3、酸性初始溶液的Z型反應(yīng)體系。該體系在連續(xù)20小時(shí)的氙燈光照條件下下，實(shí)現(xiàn)了Z型反應(yīng)分解水同時(shí)產(chǎn)生氫氣和氧氣。論文中也嘗試探討了分別以Pt/TiO2和WO3為光催化劑、以為中間體的光解水體系的產(chǎn)氫產(chǎn)氧性能、探討了以ZrO2和WO3為光催化劑，以為中間體的光解水體系的產(chǎn)氫產(chǎn)氧性能，以及探討了在真空反應(yīng)系統(tǒng)和排空反應(yīng)系統(tǒng)中以K4Ce2Ta10O30和WO3為催化劑，以Fe2+/Fe3+為中間體的光解水體系的產(chǎn)氫、產(chǎn)氧性能。結(jié)果表明，以上三種光