s掺杂tio2石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢

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1、工程硕士学位论文S掺杂Ti02／石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢牛海涛哈尔滨理工大学2014年3月国内图书分类号：0643．36工程硕士学位论文S掺杂Ti02／石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢硕士研究生：牛海涛导师：孙晓君申请学位级别：工程硕士学科、专业：化学工程所在单位：化学与环境工程学院答辩日期：2014年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：0643．36DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTiOffCa翟phe

2、neandItsNiUHaitaoSunXiaojunAcademicD

3、}蚪Ap衅edfor．MasterofEngineeringChemicalEngineeringMarch，2014HarbinUniversityofScienceandTechnology=哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《S掺杂Ti02／石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注

4、明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：糊日期：知1圹年乡月矽／日f’哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《S掺杂Ti02／石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论

5、文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密四(请在以上相应方框内打√)日期：知7中年专月多／日吼加节年，；月乡／日晨衿F惨如哈尔滨理工大学工程硕士学位论文S掺杂Ti02／石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢摘要在半导体光催化剂光解水产氢技术发展的四十多年里，已经制各出种类繁多的半导体催化剂，Ti02是目前应用和研究最为广泛的半导体催化剂之一，但因为Ti02自身存在一些

6、缺点，所以通过对Ti02进行改性提高其光催化能力是当前半导体光催化领域的研究重点。本文在总结半导体光催化研究进展的基础上，确定了对Ti02先进行S掺杂改性，用于拓展光谱响应范围，再与石墨烯(RGO)复合，进一步提高载流子的分离效率，从这两个方面提高Ti02的光催化活性。本文以石墨为原料，通过Hummers氧化法制备出氧化石墨烯(G01，通过水热合成法一步制备出了S掺杂Ti02／石墨烯复合催化剂，采用X．射线衍射分析(XRD)，透射电子显微镜分析(TEM)，傅里叶红外变换分析(FT-IR)，紫外．可见吸收光

7、谱分析(UV-Vis)以及X．射线光电子能谱分析(XPS)等手段对所制备的催化剂进行表征分析，通过光解水制氢实验，考察了催化剂制备工艺条件和光催化体系对催化剂产氢活性的影响。催化剂的表征分析结果表明：所制备的催化剂中Ti02是以锐钛矿相形式存在，负载在石墨烯片层结构上，粒径尺寸约为14m／1。S元素的掺杂和RGO的复合在不同程度上均能增加Ti02在可见光区域的吸收。XPS分析结果表明，S是以S卜形式代替了部分氧空位进入到Ti02的晶格中，催化剂表面元素及价态分别为：Ti为+4价，O为．2价，S为．2价。在

8、光催化分解水制氢实验中，确定了催化剂制备最优条件为：S掺杂量为4．0at％、RGO的复合量为0．4at％、制备温度为180℃、制备时间为8h。优化了光解水制氢体系为：催化剂用量0．6g、牺牲剂甲醇体积浓度为10％时，此时所制备的复合催化剂光催化活性最高，产氢速率为145．6pmol·h～。关键词光催化：二氧化钛；S掺杂；石墨烯；制氢哈尔滨理工大学工程硕士学位论文PreparationofSDopedTi02／GrapheneandItsPeoplehavepreparedawidevarietyofsem

9、iconductorcatalystsinthepastmorethan40yearswiththedevelopmentofhydrogenproductionbyspliRingwaterwithphotocatalysts．Ti02hasbecomeoneofthemostwidelyresearchedsemiconductorcatalystsamongtllem．ForTi02hassomedrawbacksits