新型磷化物基非贵金属制氢光催化助催化剂的研究

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1、分类号TQ426.98密级公开单位代号10256学号15102005硕士学位论文DissertationforMaster’sDegree新型磷化物基非贵金属制氢光催化助催化剂的研究学位申请人：张金星指导教师：姚伟峰教授学科专业：应用化学学位类别：工学硕士所属院系：环境与化学工程学院2018年5月分类号TQ426.98密级公开单位代号10256学号15102005上海电力学院硕士学位论文新型磷化物基非贵金属制氢光催化助催化剂的研究学位申请人：张金星指导教师：姚伟峰教授学科专业：应用化学学位类别：工学硕士论文定稿日期：2018年5月摘要新型磷化物基非贵金属制氢光催化

2、助催化剂的研究摘要能源危机与环境污染已成为中国乃至全球都面临的重大挑战。采用太阳能光催化分解水获取氢能是解决能源危机与环境污染问题的一种有效途径。单纯的光催化剂由于颗粒表面没有足够的活性位点、产生的光生电子与空穴对不能有效地分离，因此光催化产氢活性较低。负载贵金属助催化剂可以促进光生电子与空穴对的分离，增加活性位点数量，能够大大提高了光催化剂的光催化产氢活性。但由于资源匮乏、价格昂贵，限制了贵金属助催化剂的广泛应用。本论文尝试开展磷化物基非贵金属助催化剂的研制，通过实验筛选出几种高活性非贵金属磷化物基助催化剂，如WP,FexCo1-xP,NiCoP等，大幅提高硫化

3、镉光解水制氢的活性与稳定性。主要得到以下研究成果：(1)采用湿化学法合成出WP纳米颗粒，随后采用球磨方法将合成的WP纳米颗粒负载到商业CdS表面，形成WP/CdS复合光催化剂。所制备的WP/CdS复合光催化剂表现出了很高的可见光分解水制氢活性。当CdS表面负载4.0wt.%的WP时光解水制氢活性最高，约为纯CdS制氢活性的11.67倍。电化学分析表明WP具有很高的电解水制氢性能，并且WP/CdS复合材料界面间存在有效的电荷传递。这些结果表明WP是一种优良的制氢光催化助催化剂，将其负载与光催化剂表面，可以大幅提高硫化镉光解水制氢活性。I上海电力学院硕士学位论文(2)

4、采用化学共沉淀的方法合成出三元FexCo1-xP纳米颗粒，通过机械搅拌的方法将其负载到商业CdS表面形成FexCo1-xP/CdS复合光催化剂。制备的FexCo1-xP/CdS复合光催化剂表现出了很高的可见光分解水制氢活性。研究发现，当Fe与Co的比例为4:6时光解水制氢活性最高，大约是纯CdS的5.85倍，达到了Pt/CdS的75.8%。FexCo1-xP纳米颗粒的电化学分析表明FexCo1-xP具有很高的电解水制氢性能，并且FexCo1-xP/CdS复合材料界面之间存在有效的电荷传递。这些结果表明三元FexCo1-xP纳米颗粒是一种高效稳定的制氢光催化助催化剂

5、，将其负载到光催化剂表面可以大幅提高光解水产氢活性。(3)采用水热的方法一步合成出三元NiCoP纳米颗粒，用乙醇蒸发的方法将其负载到商业CdS表面形成NiCoP/CdS复合光催化剂。超声剥离之后的NiCoP/CdS复合光催化剂表现出了很高的可见光分解水制氢活性。研究发现，超声剥离之后的NiCoP/CdS的光解水制氢活性是超声剥离前的1.62倍，是纯CdS的10.86倍，甚至达到了Pt/CdS的96%。NiCoP纳米颗粒的电化学分析表明NiCoP具有很高的电解水制氢性能，并且NiCoP/CdS复合材料界面存在有效的电荷传递。这些结果表明三元NiCoP纳米颗粒是一种可

6、以替代贵金属Pt的高效稳定的制氢光催化助催化剂，将其负载到硫化镉表面大幅提高了光解水产氢活性。关键词：非贵金属磷化物，助催化剂，光催化产氢，电化学性能II上海电力学院硕士学位论文THERESEARCHOFNOVELNOBLE-METAL-FREEPHOSPHIDEASCOCATALYSTFORPHOTOCATALYTICHYDROGENPRODUCTIONABSTRACTEnergycrisisandenvironmentalpollutionhavebeenasignificantchallengeforChinaandevenglobalfacing.Achi

7、evinghydrogenenergybysolarphotocatalyticsplittingwaterisanefficientapproachtoresolvetheenergycrisisandenvironmentalpollution.Thephotogeneratedelectron-holepairscannotseparatefromeachotherefficientlybecausetherearenoenoughactivesitesonthesurfaceofpurephotocatalyst.Sothephotocatalytichy

8、droge