NaTaO3%3ALa薄膜光催化剂的制备及其光解水活性研究

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1、分类号：O521单位代码：10183研究生学号：2015932064密级：公开NaTaO3:La薄膜光吉林大学催化剂硕士学位论文的制备（学术学位）及其光NaTaO3:La薄膜光催化剂的制备及其光解水活性研究解水Preparationandphotocatalyticwatersplittingpropertiesofthethinfilm活性photocatalystsofNaTaO3:La研究作者姓名：朱桂杰专业：凝聚态物理朱桂研究方向：功能纳米结构材料杰指导教师：杨海滨教授培养单位：物理学院吉林2018年

2、5月大学NaTaO3:La薄膜光催化剂的制备及其光解水活性研究PreparationandphotocatalyticwatersplittingpropertiesofthethinfilmphotocatalystsofNaTaO3:La作者姓名：朱桂杰专业名称：凝聚态物理指导教师：杨海滨教授学位类别：理学硕士答辩日期：2018年05月22日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著

3、作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。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：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章

4、程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：凝聚态物理论文题目：NaTaO3:La薄膜光催化剂的制备及其光解水活性研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号吉大南校超硬材料国家重点实验室（邮编：130012）作者联系

5、电话：+86-431-85168763中文摘要NaTaO3:La薄膜光催化剂的制备及其光解水活性研究论文作者：朱桂杰指导教师：杨海滨教授专业名称：凝聚态物理严峻的能源短缺和环境污染问题是目前人类面临的巨大挑战。所以开发清洁无污染的能源不仅能够填补能源的短缺而且可以避免化石能源燃烧带来的环境污染问题。于是，氢能作为清洁无污染的二次清洁能源进入人们的视野，其中以太阳能为驱动力将水分解为氢气和氧气的光解水制氢技术成为目前的研究热点。近几十年随着对半导体光解水催化剂的不断研究与探索，掺La的NaTaO3（以NaTaO

6、3:La表示）半导体粉末光催化剂以其较高的光解水活性和催化过程中表现的稳定性而受到广泛关注。但是粉末光催化剂存在以下几点不足之处：其一，光解水过程中粉末光催化剂需要分散在水中，这就导致其不利于回收再利用。其二，粉末催化剂受光激发产生光生电子-空穴对，在粉末光催化剂表面同时发生氧化还原反应，产生H2和O2。这样产生的H2和O2混合在一起，难于分离。同时，新生的H2和O2在粉末光催化剂表面因为距离太近容易再次复合形成水，进而影响着粉末光催化剂的光解水活性。其三，光生载流子的复合是困扰着光解水效率的最主要的问题。因

7、此，这些缺点制约着粉末光催化剂的光解水活性以及其商业化的应用。针对上述粉末光催化剂存在的不足之处，并以提升粉末光催化剂的光解水活性为宗旨，对粉末光催化剂进行改性。首先是采用浸渍法在NaTaO3:La上制备NiO助催化剂（以NaTaO3:La(NiO)表示），再利用丝网印刷法制备以Ti为基底的Ti/NaTaO3:La(NiO)薄膜光催化剂，并探究其光解水活性。该薄膜光催化剂有效的解决了粉末样品的不可回收利用问题，避免了其对水资源的污染。值得注意的是反应过程中观察到H2和O2在Ti基底的两侧生成。然后，为进一步促

8、进光生电I子朝着Ti基底背面转移，更好的实现H2和O2在薄膜两侧的生成，抑制表面逆反应，提升光解水活性。我们在薄膜光催化剂中引入p-n结，将其与Ti/NaTaO3:La(NiO)生长在一起，形成光电池与光催化剂相结合的结构，得到Ti/TNT/N-P/NaTaO3:La(NiO)薄膜光催化剂。在光照的情况下光电池能够为光催化剂提供一定偏压，并促进光生电子流向Ti箔背面，发生还原反应产生H2，空穴则留在