介孔復(fù)合半導(dǎo)體NiO-TiO-,2-的制備及其光催化反應(yīng)性能研究.pdf

1、二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯(以下簡(jiǎn)稱DMC)在CO2資源利用及烴類氧化物合成方面具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本論文將氣.固多相光催化反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于這一反應(yīng)體系，系統(tǒng)地研究了介孔n-p復(fù)合半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制備，以及固體材料的表面化學(xué)構(gòu)造、能帶結(jié)構(gòu)與其吸光特性和光催化反應(yīng)性能的關(guān)聯(lián)。 1.采用模板劑法成功地制備出了介孔NiO-TiO2和NiO-V2O5系列復(fù)合半導(dǎo)體材料，其表面積遠(yuǎn)大于化學(xué)沉淀法制備的固體材料。 2.X

2、RD、Raman、TPR和TEM的表征結(jié)果證明：NiO-TiO2以納米管形式存在，而NiO-V2O5以小于30nm左右的微晶存在，NiO均勻分布在固體材料表面。在NiO-TiO2和NiO-V2O5復(fù)合半導(dǎo)體材料的表面分別存在著NiO、TiO2或NiO、V2O5微晶，并且NiO和V2O5(或TiO2)間發(fā)生了互相作用，其中，NiO和TiO2作用較強(qiáng)，并部分形成NiTiO3固溶體，NiO和V2O5作用較弱，大部分以微晶形式存在于V2O5上；

3、固體材料表面的活性基元由Lewis酸位Ti4+(或V5+)，以及Lewis堿位V=O鍵的端氧和Ti-O-Ni(或V-O-Ni)鍵的橋氧構(gòu)成。 3.紫外-可見光漫反射實(shí)驗(yàn)及利用Kubella-munk函數(shù)對(duì)材料禁帶能隙Eg估值結(jié)果說(shuō)明：n-p半導(dǎo)體復(fù)合效應(yīng)在一定程度上拓展了光吸收域，提高了光生載流子的分離作用；對(duì)于NiO-TiO2系復(fù)合半導(dǎo)體材料，NiO含量增加使得材料的吸收限發(fā)生明顯紅移，對(duì)可見光區(qū)的吸收強(qiáng)度增加尤其明顯，而煅燒

4、溫度的升高使得材料對(duì)400nm-550nm范圍內(nèi)的光吸收率明顯下降；對(duì)于NiO-V2O5系列固體材料，NiO的引入并沒有使吸光域擴(kuò)展，其吸收帶邊仍然與V2O5相似，沒有發(fā)生較強(qiáng)的n-p復(fù)合效應(yīng)。 4.復(fù)合半導(dǎo)體材料的光催化性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明：在氣固光催化反應(yīng)器中，以NiO-TiO2和NiO-V2O5為固體材料，在紫外光(365nm、光強(qiáng)0.65mw/cm2)輻照下，CO2和CH3OH合成DMC反應(yīng)可以順利實(shí)現(xiàn)，其反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)