氧化铈遗态材料之能级设计及光催化特性概述

《氧化铈遗态材料之能级设计及光催化特性概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、氧化铈遗态材料之能级设计及光催化特性概述第一章绪论1.1引言在过去的几十年中，由化石燃烧产生的二氧化碳随着全球能源需求的增长而日益增加。据统计，全球每年排放的二氧化碳超过290亿吨。大气中的二氧化碳浓度从工业化前的280ppm,上升到2010年的390ppm,预计到本世纪末将达到570ppm。过高的二氧化碳的含量引发了温室效应，导致全球气候变暖，使人类生活的环境遭到前所未有的破坏⑴。从目前来看，完全过渡到非化石燃料仍需要较长的时间，短期内，人们可以通过节能减排以及增加生物质能（如生物柴油）的循环利用来延缓这一问题。然而，只有充分利用太阳能才能成为长期的可持续能源解决

2、方案，才能解决能源储存和运输的问题，才能遏制二氧化碳的排放量[2]。太阳能是一种总量高、无成本、可再生的清洁能源。按照计算，只要以10%的转化效率将1%照射到地球表面的光能转化为电能即可获得105T?Pkg-i)，耐C藏运输，并可通过燃烧有效地转换成热力或电力，具有作为能源载体的革命性潜力，它能满足世界能源需求的规模和方式⑷。氧气具有较强的通用性，可在现代化学工业中的内燃机，燃气轮机及燃料电池中使用[5]。然而，由于氢的高活性，其通常结合到其它元素上，如氧或碳，从而形成水和烃类。因此，自然界中缺乏天然可用的双原子氧分子[6]。1.2光解水制氢类催化剂的设计及研究进展

3、半导体晶粒中存在分子（或原子）间的相互作用，分子的最高占有分子轨道HOMO(HighestOccupiedMolecularOrbital)相互作用形成价带VB(ValenceBand),最低未占分子轨道LUMO(LoL超纯水和50mL乙醇的混合溶液中，称取2g硝酸钸固体溶解于上述溶液中，浸绩4天后将花瓣用镊子取出，用超纯水洗涤三次后移入玻璃培养皿，并置于超净工作台中自然风干。将风干的产物移入马弗炉，以2°C/min的升温速率，加热至550'C,于550°C保持120min,将模板煅烧去除，冷却到室温之后得到粉黄色的薄片状氧化钟材料。使用XL

4、-30环境扫描电子显微镜来观察原模板的形貌；使用JEOLJEM2010高分辨透射电子显微镜观察粒子的形貌和粒径；使用日本日立公司生产的型号为S-4800场发射扫描电子显微镜(FESEM)来观察产物的立体形貌；利用日本Rigaku公司D/max2500PC型X射线衍射仪(XRD)对粉体进行物相鉴定，之后将所测得的XRD衍射峰值与JCPDSCard作比较，分析样品的组成结构与成分。..第三章仿生遗态微球氧化物的制备、表征...........353.1引言.........353.2仿生遗态微球氧化物的制备.........353.3仿生遗态超薄层的表征........

5、.383.4结果与讨论.........383.5仿生遗态微球氧化物形成机理分析.........473.6本章小结.........48第四章仿生遗态微管氧化物的制备、表征.........494.1引言.........494.2仿生遗态微管的制备.........494.3仿生遗态微管的表征.........504.4结果与讨论.........514.5仿生遗态微管氧化物形成机理分析.........624.6本章小结.........63第五章仿生遗态氧化铈材料的光降解染料性能分析.........645.1引言.........645.2实验器材和表征.

6、........64.3实验过程.........655.4仿花瓣超薄纳米层氧化铈的光降解染料性能分析.........655.5仿生氧化铈微球的光降解染料性能分析.........785.6仿生氧化铺微管的光降解染料性能分析.........895.7本章小结.........98第六章仿生遗态功能氧化铺材料的光解水制氢性能分析6.1引言由半导体催化剂光解水制备氧是大规模制取氢气的捷径之一，而氧化铺因其合适的价带和导带位置，优良的耐光腐烛性能成为了科学家们青睐的光催化材料[145]。然而其3.2eV的禁带宽度使它只能吸收紫外波段的光线，本文使用仿生制备法在氧化铈的

7、禁带中引入大量氧空位和氮元素，在02p的价带顶和Ce4f的导带底引入梯度能级[152]，如图6.1，这样减小了氧化锦的禁带宽，使其能利用波长更长的可见光。使用北京泊菲莱科技有限公司生产的LabsolarH2光解水制氧系统和上海天美GC7900气相色谱仪搭建成基础构件，以Microsolar300高性能模拟日光氤灯作为模拟光源，将已制备得的仿生氧化铈作为材料，研究其的光解水制氢效率。图6.2是搭建的光解水制氧装置照片。结论以太阳能为反应驱动力的光解水制氢技术，不仅能够高效的处理环境污染问题，同时又能够解决当今日益严峻的能源问题，因此其中的光催化剂的开发越来越受到人