TiO2復合半導體的制備及其光催化產氫性能的研究.pdf

1、化石燃料的消耗，使得潔凈能源的需求和環(huán)境問題的擔憂日愈凸顯，水分解產氫作為解決潔凈能源和環(huán)境問題的極有發(fā)展前景的辦法引起了廣泛關注。而水解產氫可以通過多種半導體材料進行光催化實現(xiàn)，常用的材料包括:二氧化鈦(TiO2)，氧化亞銅(Cu2O)，氧化鋅(ZnO)，硫化鎘(CdS)，硒花鎘(CdSe)，碲化鎘(CdTe)，和石墨型氮化碳(g-C3N4)。然而，由于催化效率較低，使得這些材料距離光催化產氫的實際應用仍然有非常大的差距。理想的半導體

2、光催化劑具有長壽的電子空穴對，低的光生電荷復合，負載助催化劑或不負載助催化劑時有高效的電子轉移過程，長期的化學穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性，低成本，對可見光具有光敏性等等特點。根據(jù)水分解的吉布斯自由能，半導體材料的帶隙寬度應該大于1.23 eV。二氧化鈦(TiO2)滿足上述條件，且因為其自身無毒，低成本，良好的熱學和化學穩(wěn)定性等特點被廣泛研究。過去的幾十年，大量的努力致力于研究以TiO2為基礎的光催化劑的催化產氫活性。然而，TiO2由于其較大的禁帶

3、寬度，只能吸收太陽光中5％左右的紫外光，導致其在可見區(qū)域的活性效率非常低。
　　在文獻中已經發(fā)表了可以實現(xiàn)TiO2光催化劑吸光范圍擴大和光催化效率提高的多種研究方法。包括:被禁帶寬度相對較窄的材料敏化，貴金屬沉積，金屬摻雜;非金屬摻雜，與窄禁帶的半導體進行復合成異質結等。本論文的工作是分別利用氧化鈷(CoOx)、氫氧化鎳(Ni(OH)2)作為助催化劑修飾TiO2/CdS（硫化鎘）復合半導體和TiO2納米顆粒用于水解產氫的研究。

4、r>　　通過簡單的水熱法制備復合半導體，并通過XRD，TEM，UV-vis，XPS等測試來光展示催化劑的物理性質和在可見光的吸光性能。結果表明:(1) CoOx和Ni(OH)2都可以作為非常有效的助催化劑，提高空白催化劑的產氫效率;(2)CoOx的修飾，可以進一步增強TiO2/CdS在可見區(qū)域的吸光性能;(3) CoOx和Ni(OH)2修飾后的光催化劑催化性能更加穩(wěn)定，可以長時間保持催化性能;(4)同時，我們也研究了CdS/石墨烯負載N