負(fù)載型復(fù)合半導(dǎo)體材料制備及光催化CH-,4-和CO-,2-反應(yīng)性能.pdf

1、CO2與CH4直接合成烴類氧化物在低碳烷烴和CO2環(huán)境保護和資源利用方面具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本論文將氣-固多相光催化反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于該反應(yīng)體系，設(shè)計和制備了氧化物和硫化物兩種負(fù)載型復(fù)合半導(dǎo)體材料，并對其表面組成、能帶結(jié)構(gòu)、吸光性能和光催化反應(yīng)性能進行了系統(tǒng)的研究。
　　 采用等體積浸漬法制備了ZnS-CdS/SiO2和Cu/V2O5-MoO3/SiO2系催化劑。通過XRD、IR和TPR等方法對光催化材料的結(jié)構(gòu)進行了表征和

2、分析。結(jié)果表明：焙燒溫度升高，材料中的CdS與ZnS被空氣氧化形成了硫酸鹽及氧化物；ZnS-CdS/SiO2系催化劑在載體的表面發(fā)生復(fù)合，形成了Zn-S-Cd鍵，且ZnS/CdS=1時其復(fù)合作用最強。Cu/MoO3-V2O5/SiO2系催化劑的活性組分在其表面得到較好的分散；活性組分CuO在催化劑表面得到較徹底的還原，以金屬態(tài)負(fù)載在材料表面。
　　 采用紫外可見漫反射光譜及Kubella-Munk函數(shù)F(R∞)對材料的Eg值進行

3、估算，氧化物復(fù)合半導(dǎo)體材料和硫化物復(fù)合半導(dǎo)體材料由于具有不同的禁帶寬度和能級位置，表現(xiàn)出了不同的復(fù)合效應(yīng)。硫化物的焙燒溫度、負(fù)載量以及活性組分的比例均對能帶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。氧化物復(fù)合半導(dǎo)體中金屬Cu的添加提高了材料的光響應(yīng)性能，同時也產(chǎn)生了Schottky能壘效應(yīng)，增強了其對光生電子的捕獲能力，并有效地阻止半導(dǎo)體上電子-空穴的復(fù)合，在一定程度上增加了氧化物復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的活性。并根據(jù)復(fù)合半導(dǎo)體的的能帶結(jié)構(gòu)及其Eg、Ec和Ev間的匹

4、配關(guān)系，探討了它們對光生載流子的分離性能和與之相關(guān)的催化氧化還原反應(yīng)能力。
　　 復(fù)合半導(dǎo)體材料的光催化性能評價結(jié)果表明，在氣-固多相光催化反應(yīng)器中，所制備的ZnS-CdS/SiO2和Cu/V2O5-MoO3/SiO2兩類光催化材料對光催化CO2與CH4生成丙酮的目標(biāo)反應(yīng)都有一定的光催化活性。在主波長365 nm、光強0.65 mw/cm2的紫外燈照射，溫度120℃、空速90 h-1及原料摩爾比CH4/CO2=1/1的條件下，光