锌基催化剂光催化还原co_2的实验研究

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1、分类号学号M201371078学校代码10487密级硕士学位论文锌基催化剂光催化还原CO2的实验研究学位申请人:王海冰学科专业:动力工程指导教师:赵永椿副教授答辩日期：2015年5月24日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheStudyonPhotocatalyticReductionofCO2intoFuelsonZnONanoparticlesCandidate:Wang

2、HaibingMajor:PowerEngineeringSupervisor:AssociateProf.ZhaoYongchunHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标

3、明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日华中科技大学硕士

4、学位论文摘要温室气体CO2的大量排放是造成全球气候变暖的主要原因，如何有效的控制CO2的排放量是当前人类科学研究的热点。为了更好的解决CO2排放所带来的一系列环境和社会问题，将CO2资源化利用不失为一种很好的办法。其中，光催化还原CO2由于其反应条件温和，获取所需的光能方法简单而成为一种具有很好应用前景的CO2转换利用技术。而以ZnO、TiO2为代表的半导体催化剂以价格低廉、稳定无毒、光催化活性较高等特点受到人们的重点关注。本文采用自制的光催化还原CO2的实验台，以商业化方法制备的ZnO作为催化剂分析了水浴锅温度

5、、光照强度、催化剂用量、CO2流量和反应器温度等多个因素对CO2还原产物H2、CO和CH4瞬时产率的影响，以期获得整个系统的最佳反应工况。结果发现，当水浴锅温度为90℃、光照强度为37mW/cm2、催化剂用量为0.01g、CO2流量为5ml/min、反应器温度为150℃时，光催化还原产物产率达到最大，以上工况点即为整个试验系统的最佳工况条件。通过运用溶剂热法和直接沉淀法，通过改变不同的反应条件和化学试剂用量，制备出了片状、棒状等不同形貌的ZnO，通过场发射扫描电镜(FSEM)、场发射透射电镜(FTEM)、X射线衍

6、射仪(XRD)、紫外可见漫反射光谱仪(UV-vis)、光致发光光谱(PL)等表征结果和光催化还原CO2实验结果确定了片状ZnO光催化效果要优于其余形貌的ZnO。由于光响应区域窄，电子空穴对易复合等原因，纯ZnO催化剂光催化效果并不十分理想，因此采用Ag单质负载的方法对片状ZnO进行改性，并对催化剂进行了详细表征和光催化还原CO2实验，结果表明改性后的催化剂紫外可见吸收出现红移现象，有利于催化剂吸收可见光，促进电荷载流子的产生。Ag单质可以捕获光生电子，减小光生电子空穴对的复合速率，使得催化剂光催化活性有所提高。A

7、g负载量为2%(wt)时，Ag/ZnO催化剂光催化效果最佳，Ag负载量过多或过少均会减弱其光催化效果。关键词：光催化纳米ZnO催化剂CO2还原Ag/ZnOI华中科技大学硕士学位论文AbstractTheemissionofCO2isthemaincauseofglobalwarming.So,howtocontroltheemissionofCO2effectivelyisthecentralissueofresearch.Tosolveseriesofenvironmentalproblemswhicharec

8、ausedbyemissionofCO2,theutilizationofCO2isagoodmethod.Becauseofitssoftreactioncondition,thephotoreductionofCO2isanmethodwhichhasagoodapplicationprospect.Inresentyears,representedbyZnOandT