复合掺杂半导体可见光催化剂的制备及其光催化性能研究

论文摘要

本文研究了复合掺杂半导体可见光催化剂的制备及其光催化制氢性能，主要分为两个部分：一、复合半导体催化剂CdS-SiO2的制备及其光催化性能研究。以CdSO4为镉源、Na2S为硫源，采用直接沉淀法制得了CdS纳米粒子，光还原沉积法对CdS晶体表面进行载Pt，用氨水催化分解正硅酸乙酯制备Pt-CdS-SiO2光催化剂。借助X射线衍射（XRD）、比表面积测试（BET）、荧光光谱（PL）、紫外—可见漫反射（UV-Vis）等对催化剂进行表征，用电化学法测定CdS的光腐蚀度，以甲酸水溶液的可见光催化制氢反应为探针，评价催化剂活性。结果表明，SiO2的复合有效地抑制了CdS光催化过程中发生光腐蚀和粒子团聚，促使光生电子和空穴分离，从而使CdS的可见光制氢活性大大提高。二、La掺杂复合半导体光催化剂CdS／La3+-TiO2的制备及其可见光分解水制氢性能研究。采用直接沉淀法制得了CdS纳米粒子，经溶胶-凝胶法得到CdS／La3+-TiO2光催化剂。借助X射线衍射（XRD）、紫外—可见漫反射（UV-Vis）、电化学等对催化剂进行表征。在Na2S和Na2SO3溶液中进行可见光催化制氢反应，评价催化剂活性。分析了不同复合量、掺杂量对催化剂的影响。结果表明，在复合体系中掺杂稀土La3+有助于提高催化剂对可见光的吸收，从而提高催化剂可见光活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 半导体的光催化原理
• 1.2.1 半导体的光催化分解水制氢原理
• 1.2.2 复合半导体的光催化原理
• 1.3 可见光光催化剂的研究进展
• 1.3.1 复合半导体催化剂
• 1.3.1.1 复合半导体的基本分类
• 1.3.1.2 复合半导体的结构
• 1.3.1.3 复合半导体的制备方法
• 1.3.1.4 影响复合半导体活性的因素
• 1.3.2 离子掺杂半导体催化剂
• 1.3.2.1 金属掺杂半导体催化剂
• 1.3.2.2 非金属掺杂半导体催化剂
• 1.3.3 染料敏化半导体催化剂
• 1.4 研究展望
• 1.5 选题依据和意义
• 2的制备及其光催化性能研究'>第2章 复合半导体光催化剂CdS-SiO₂的制备及其光催化性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.2.3 催化剂的制备
• 2.2.4 光催化反应
• 2.2.5 光腐蚀度分析
• 2.3 结果与讨论
• 2含量对催化剂制氢活性的影响'>2.3.1 SiO₂含量对催化剂制氢活性的影响
• 2.3.2 XRD和BET分析
• 2.3.3 催化剂稳定性能测试
• 2.3.4 光腐蚀度分析
• 2.3.5 UV-Vis分析
• 2.3.6 PL分析
• 2.4 本章小结
• 3+-TiO₂的制备及其可见光分解水制氢性能研究'>第3章 La掺杂复合半导体光催化剂CdS/La³⁺-TiO₂的制备及其可见光分解水制氢性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要实验仪器
• 3.2.3 催化剂的制备
• 2膜电极的制备及电分析'>3.2.4 TiO₂膜电极的制备及电分析
• 3.2.5 光催化反应
• 3.3 结果与讨论
• 2复合量对CdS可见光制氢活性的影响'>3.3.1 TiO₂复合量对CdS可见光制氢活性的影响
• 3.3.2 稀土La掺杂量对催化剂制氢活性的影响
• 3.3.3 XRD分析
• 3.3.4 UV-Vis分析
• ph-E)曲线分析'>3.3.5 光电流-电位(I_ph-E)曲线分析
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果