硫化物固溶體敏化TiO2納米管陣列的制備及其光電催化制氫性能研究.pdf

1、氫能因其原料豐富且便宜，易于儲存和運輸，對環(huán)境無污染等特點而普遍被認為是最理想的清潔能源。利用免費且無限的太陽能通過光電催化分解水制氫被認為是一種最具前景的制氫方法。TiO2作為一種重要的半導體光電催化材料有多種存在形態(tài)，與其它TiO2形態(tài)相比，TiO2納米管(TiO2 NTs)具有更大的比表面積和更強的吸光能力，并且垂直于導電鈦基體的納米管可為光生電子的傳輸提供一個單向的電子通道因而能極大地改善TiO2的光電催化性能，作為光陽極能有效

2、地進行光電催化分解水制氫。將TiO2納米管陣列薄膜應用于光電催化制氫領域有以下優(yōu)勢：①氧化鈦薄膜在鈦箔上的原位生長解決了傳統光催化陽極制備的繁復性，且可靠性高；②比表面積較傳統的氧化鈦薄膜更大，量子效率高；③特殊的納米管結構擁有極強的吸附能力，使其能夠吸附更多的光敏化劑，從而解決TiO2無法利用可見光的弊端。因此從實際應用出發(fā)，研究TiO2納米管光電催化分解水制氫是非常有意義的。
　　 本研究主要內容包括：⑴采用陽極氧化法制備了

3、TiO2 NTs，用SILAR法在TiO2 NTs上負載了CdxZn1-xS，并對影響CdxZn1-xS沉積的各種因素進行了分析。采用SEM，STEM，XRD，Uv-vis等檢測手段對催化劑進行了表征。SEM分析結果表明，制備的TiO2NTs高度有序，均勻一致。STEM分析結果表明，CdxZn1-xS中各元素在TiO2 NTs上分布均勻，說明形成了固溶體。Uv-vis分析結果表明，在CdS中摻入Zn后催化劑的吸收邊帶發(fā)生藍移，并且藍移值

4、隨Zn含量的增大而增大，也證明了CdxZn1-xS固溶體的存在。在制備的一系列CdxZn1-xS@TiO2 NTs中，Cd0.8Zn0.2S@TiO2 NTs的光電催化性能最好，在100mW/cm2的光強下，其可見光光電流達到7mA/cm2，為CdS@TiO2 NTs的2倍，制氫性能達到150μmol/h，為CdS@TiO2 NTs的4.3倍。⑵通過陽極氧化法制備了TiO2 NTs，用SILAR法在TiO2 NTs上負載了CdxMn1-

5、xS。采用SEM，XRD，Uv-vis等檢測手段對所制備的催化劑進行了表征。SEM分析結果表明，本實驗制備的TiO2 NTs高度有序，均勻一致。Uv-vis分析結果表明，在CdS中摻入Mn后催化劑的吸收邊帶發(fā)生藍移，并且藍移值隨Mn含量的增大而增大，也證明了CdxMn1-xS固溶體的存在。通過電化學工作站對制備的催化劑的光電催化性能和可見光制氫性能進行了研究，與CdxZn1-xS敏化規(guī)律基本一致，摻入Mn形成CdxMn1-xS后的Cdx