SiO_2光催化剂的制备及可见光分解水制氢性能研究.pdfVIP

助 财 抖 2012年第17期(43)卷 Ru掺杂 TiO2和 TiO2／SiO2光催化剂的制备及 可见光分解水制氢性能研究 彭绍琴，王添辉 ，李越湘 (南 昌大学 化学系，江西 南昌 330031) 摘 要 ： 采用溶胶一凝胶 法制备 了系列 Ru／TiO。和 80mI无水乙醇中，搅拌 30min，快速加入 66mL稀硝 Ru／Ti02／SiO。可见 光 活性 光催 化 剂。通 过 TEM 、 酸溶液 ( (浓硝酸)：V(蒸馏水)一1：49)，剧烈搅拌 XPS、XRD、UV—Vis漫反射和电化学对样品进行 了表 40min，得均匀透明微黄色溶胶 a。60℃恒温下 ，将 8． 征。发现 Ru和 Si的存在可 以抑制 TiO 的相转变和 3mL正硅酸乙酯和50mL无水乙醇及 50mL稀硝酸混 晶粒生长；Ru掺 杂使 Ti02和 TiO2／siO 对可见光的 合搅拌 2h，得无色透明溶胶 b。 吸收增强，也提高 了光生 电子和空穴 的分 离 ，因而 ，提 将 a、b溶胶混合 ，搅拌 30min，静置 12h，得无色透 高了催化剂可见光分解水制氢活性。当 Ru在 TiO。 明凝胶，8O℃烘 24h，得干凝胶 ，碾碎过 120目筛子 ，将 和 TiO ／siO 中的掺杂量分别为0．014 和 0．021 干凝胶在马弗炉 中 650℃煅烧 2h，冷却 至室温 ，得 (质 量分数)时，光催化 剂的可见光活性最 高，且 Ru／ TiOz／siOz( (Ti)：m(Si)=2：1)复合光催化剂 。 TiO2／siO2活性为 Ru／TiO2的5倍 。 将 a、b溶胶混合后 ，再加入一定量 0．01mol／L的 关键词 ： Ru／TiO。／SiO。；掺杂；可见光；制氢 RuC1。溶液搅拌 30min后 ，静置 12h，得淡黄凝胶 ， 中图分类号 ： 0643 文献标识码 ：A 80℃烘 24h，得干凝胶 ，碾碎过 120目筛子，将干凝胶 文章编号2O12)17—2356—04 颗粒在马弗炉中650℃热处理 2h，冷却至室温 ，得不同 Ru掺杂量的 Ru／TiO ／SiO 光催化剂。在溶胶 a中 1 引 言 加入一定量 0．01mol／L的RuC1。溶液，再经与前相 同 21世纪人类面 临的主要课题是解决能源和环境 的处理 ，可得到不同Ru掺杂量的Ru／TiO。光催化剂 。 问题 ，目前使用的能源主要为化石类燃料 ，它不仅资源 将干凝胶 a、b分别烘干 ，650。C煅烧 2h，得纯 TiO。和 短缺 ，而且其消耗过程 中会带来较严重 的环境污染 。 纯 Si()2。 借助于半导体催化剂在太阳光照射下分解水产生清洁 2．2 催化剂的表征 能源氢气 ，成为研究 的热点。在众 多的光催化剂 中， 样品的X射线光电子能谱 (XPS)用 VG公司生产 TiO：因耐光化学腐蚀 、性能稳定、无毒、成本低等特点 的ESCALAB210一XPS电子能谱仪进行测定；催化剂 受到 广 泛 关 注 ¨]。但 TiO 的 带 隙 较 宽 (E 的紫外一可见漫反射光谱 (UV—Vis)由带积分球的 日立 一3．2eV)，其吸收仅 限于紫外光区域 ，而太 阳光 中紫 U一33l0型 自动分光光度计测定 ；催化剂的表面形貌用 外线的含量仅为 3 ～4％。此外 ，由于光生电子和空 日本 日立JEM一2o10型高分辨透射 电镜 (TEM)测试 ； 穴易于复合 ，Tio。的光量子效率也不高 。国内外许多 样品的结构和物相采用 日本理学 D／MAX一ⅢA 型 X 研究者从多种途径对 TiO 光催化剂进行改性来提高