碳材料/纳米TiO_2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究

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碳材料/纳米TiO_2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究

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毕业论文范文题目：碳材料/纳米TiO_2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究，论文范文关键词：碳材料/纳米TiO_2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究
碳材料/纳米TiO_2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：TiO2具有价格便宜、稳定性好、无毒、氧化性强等特点,被认为是目前最为优良的半导体光催化材料之一。TiO2可广泛用于光降解污染物和染料敏化太阳能电池,此外它可以用于光解水制氢。自从Fujishima和Hond报道了TiO2电极在紫外光光照射下将水分解成氢气和氧气以来,TiO2材料在光解水制氢领域成为众多科研人员关注的焦点。但是,光照TiO2产生的光电子和空穴会很快复合,这大大限制了其在光解反应的效率。本论文采用水热法制备了TiO2纳米管,通过利用多壁碳纳米管和石墨烯等碳材料与之复合,制得复合光催化剂；同时探索制备了多壁碳纳米管和CdS共同复合的TiO2光催化剂。论文的主要成果如下：1、采用水热法成功制备了多壁碳纳米管(MWC（此处忽略..）NTs)□TiO2纳米管(TiO2NTs)复合光催化剂,提出了以TiO2为基础的两种纳米管结构复合光催化剂的涉及思路。通过XRD、透射电镜、紫外-可见漫反射吸收光谱、拉曼光谱等手段对MWCNTs/TiO2NTs的结构及对光的吸收性能进行了表征。实验结果表明：直径为8-15nm,长度为80-120nm均匀的锐钛矿晶形TiO2NTs包覆在MWCNTs管壁上,这种结构增加了体系的表面积。拉曼光谱中特征峰的蓝移和宽化表明了在TiO2NTs和MWCNTs表面生成了特定的结构。由紫外-可见漫反射吸收光谱可表明该复合材料对紫外-可见光的吸收优于P25。以氙灯为光源,Na2S和Na2SO3为牺牲剂进行光解水实验,结果表明：随着MWCNTs的含量增加,光催化制氢性能增（略..）加,当含量超过最优值后,光催化活性下降。在本实验中,当MWCNTs的含量为1%时,MWCNTs/TiO2NTs有最大的光解水制氢效率,达到了161μmol·h-1·g-1,为P25的1.8倍。同时,此催化剂有着良好的稳定性。2、提出了一步还原法制备石墨烯(GS)/TiO2NTs复合光催化剂的方法。通过透射电镜、紫外-可见漫反射吸收光谱、拉曼光谱、红外光谱对其进行了表征。研究表明,实验成功制备了石墨烯/TiO2NTs复合光催化剂,TiO2NTs复合在石墨烯片层结构上,这种结构有利于光生电子的转移。石墨烯与石墨粉相比有着很大的比表面积,这是由层状碳原子之间的平均距离大大增加造成的。热重分析显示,实验所制备的GS/TiO2NTs催化剂有着良好的热稳定（此处忽略..）性。光解水制氢结果表明,紫外-可见光照射下,GS/TiO2NTs复合光催化材料的光催化分解水产氢速率为179.4μmol·h-1·g-1,高于GO/TiO2NTs的产氢速率(155.4μmol·h-1·g-1),两者都远大于同条件下P25的产氢速率(87.6μmol·h-1·g-1)。这说明GS及GO有效地起到了传递光生电子的作用,这种复合光催化剂在光解水制氢等方面有广阔的应用前景。3、通过溶胶-凝胶法制备了MWCNTs修饰的含有不同CdS含量的1%MWCNTs/CdS/TiO2复合光催化剂。SEM结果表明MWCNTs的加入能够降低催化剂的粒径,提高了催化剂的分散性,这种结构有利于光的吸收,提高光催化剂的催化活性,适量的CdS有效提高了催化剂对可见光的利用率。结果（此处忽略..）表明,MWCNTs的引入使得光解水产氢量(14.0μmol)增加,与未加入MWCNTs的复合光化剂产氢量(11.6μmol)相比,平均产氢率增加了18%,最高可达21%。而在制备的1%SWCNTs/CdS/TiO2复合光催化剂体系中发现,当催化剂中的CdS的含量较多时(为Ti02质量的30%、100%),SWCNTs的加入反而使体系光解水性能下降。这说明CdS所占的量是一个重要的参数,当多种材料共同复合时,只有各种材料比例恰当,才能获得高的催化性能。

以上为本篇毕业论文范文碳材料/纳米TiO_2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究的介绍部分。

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