Cu-MoO3-CdS-SiO2復(fù)合半導(dǎo)體材料制備及光催化CH4和CO2反應(yīng)性能.pdf

1、CO2與CH4直接合成烴類氧化物具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和較大的環(huán)保意義。本論文將氣-固多相光促表面催化反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于該反應(yīng)體系,設(shè)計和制備了負(fù)載型氧化物-硫化物復(fù)合半導(dǎo)體材料以及Cu改性的負(fù)載型復(fù)合半導(dǎo)體材料,并對其結(jié)構(gòu)組成、能帶結(jié)構(gòu)、吸光性能和光催化CO2與CH4直接合成烴類氧化物反應(yīng)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 通過XRD、IR、Raman和TPR等方法對分步等體積浸漬法制備的MoO3-MS／SiO2和Cu／MoO3-MS／Si

2、O2(M=Zn,Cd)系列光催化材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析。結(jié)果表明:MoO3-MS／SiO2系半導(dǎo)體材料的主要物種有MoO3、MMoO4、MS(M=Zn,Cd)。Mo與M(Zn,Cd)在SiO2表面形成了Mo-O-M(M=Zn,Cd)鍵聯(lián)。負(fù)載量、煅燒溫度對半導(dǎo)體材料的組成結(jié)構(gòu)及活性組分在半導(dǎo)體材料表面分散狀態(tài)均有較大影響。
　　 采用紫外-可見漫反射光譜及Kubella-Munk函數(shù)F(R∞)對材料吸光性能進(jìn)行了測定,并對Eg

3、值進(jìn)行了估算。氧化物-硫化物復(fù)合半導(dǎo)體材料煅燒溫度、負(fù)載量均對材料的吸光性能及能帶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。金屬Cu的添加提高了催化材料的光響應(yīng)性能,同時產(chǎn)生了Schottky能壘效應(yīng),增強了對光生電子的捕獲能力,并有效地抑制了載流子的復(fù)合,在一定程度上提高了復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的活性。根據(jù)復(fù)合半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)、Eg以及能帶位置(Ec、Ev)之間的匹配關(guān)系,探討了它們對光生載流子的分離性能和與之相關(guān)的催化氧化還原能力。
　　 復(fù)合半導(dǎo)體材

4、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MoO3-MS／SiO2(M=Zn,Cd)和Cu／MoO3-MS／SiO2(M=Zn,Cd)兩類材料對光催化CO2與CH4均具有活性,主要烴類氧化物產(chǎn)物為甲酸乙酯(EF)和甲醇。負(fù)載量、煅燒溫度、Cu改性、反應(yīng)溫度等對反應(yīng)性能均有較大的影響。在主波長365nm、光強0.65mW／cm2的紫外燈照射,溫度為80～150℃、空速90 h-1及原料摩爾比CH4／CO2=1／1.2