氧化鎳復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著人口的增長和現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程的不斷加快，能源短缺和環(huán)境污染問題是21世紀(jì)全世界所面臨的最大挑戰(zhàn)，人類迫切需要開發(fā)清潔、環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)的能源。氫氣由于其導(dǎo)熱性好、零碳排放、燃燒性能好、無污染等特點(diǎn)是公認(rèn)的清潔能源。現(xiàn)階段氫氣的制備方法很多，其中利用太陽光分解水制氫被認(rèn)為是最環(huán)保、最經(jīng)濟(jì)、最有優(yōu)勢的制備方法之一，因?yàn)樵摲磻?yīng)只需要太陽光、水和光催化劑。
　　氧化鎳(NiO)是一種非常重要的p型半導(dǎo)體材料，在光激發(fā)下，能快速產(chǎn)生光生電子-

2、空穴對，且其導(dǎo)帶位置低于H+/H2還原電勢，可以分解水制氫氣。但由于NiO的禁帶寬度較大，只能吸收紫外光，且光生電子和空穴的再結(jié)合率很高，大大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，對NiO進(jìn)行修飾，使其充分利用太陽能變得尤為重要。本文通過探究NiO自身性能及其與半導(dǎo)體光催化劑(g-C3N4)和貴金屬(Au)復(fù)合，制備了復(fù)合光催化劑，從而改善其可見光催化性能。還考察了NiO納米帶對有機(jī)染料的吸附性能。全文主要包括以下三方面的研究內(nèi)容:
　　1.

3、經(jīng)550℃煅燒處理硫脲與尿素(1∶1)的混合物，得到多孔狀N和O摻雜的g-C3N4(記作:N-O-g-CN)。然后以N-O-g-CN為基底，負(fù)載NiO納米顆粒，兩者通過表面密切接觸形成N-O-g-CN/NiO有機(jī)-無機(jī)復(fù)合光催化材料。我們制備的多孔狀N-O-g-CN/NiO復(fù)合催化劑在可見光(九＞420nm)照射下能高效分解水制氫且具有良好的穩(wěn)定性。其中2wt％N-O-g-CN/NiO的產(chǎn)氫速率是純N-O-g-CN的5.7倍，是0.5w

4、t％N-O-g-CN/Pt的2.7倍。光催化性能的大幅度提高可能由于復(fù)合物表面存在多孔結(jié)構(gòu)，為催化制氫提供更多的活性位點(diǎn)，以及N-O-g-CN/NiO異質(zhì)結(jié)構(gòu)引起的界面電荷的快速分離。
　　2.通過水熱法制備α-Ni(OH)2/Au，再通過500℃煅燒制得NiO/Au多孔納米帶結(jié)構(gòu)?？疾炝嗽诳梢姽?λ＞420nm)照射下，NiO/Au多孔納米帶結(jié)構(gòu)在Na2S和Na2SO3水溶液中的催化制氫性能。當(dāng)Au與NiO的摩爾比為1％時，光催

5、化制氫性能最好，產(chǎn)氫速率為153μmol/h/g，相比于純NiO有了從無到有的突破。光催化性能的大幅提高可能是由于多孔納米帶結(jié)構(gòu)提供更多的活性位點(diǎn)，以及Au納米粒子的等離子體共振效應(yīng)和NiO/Au之間的異質(zhì)結(jié)引起的界面電荷遷移。
　　3.考察了NiO納米帶對有機(jī)染料的選擇性吸附性能。通過水熱反應(yīng)及熱處理制各了擁有較高比表面積的NiO納米帶(102.4m2/g)。作為一種有效的吸附劑，對陰離子染料包括甲基藍(lán)(MB)，甲基橙(MO)和