cdstio,2纳米管光电催化产氢研究

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1、浙江大学环资学院硕士学位论文CdS/TiO<,2>纳米管光电催化产氢研究姓名：张建灵申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：雷乐成20080612浙江大学硕士学位论文摘要随着化石燃料的逐渐枯竭以及它们消耗带来的环境污染，氢气作为一种理想的清洁替代能源日益受到人们关注。利用太阳能光催化降解污染物协同制氢，为缓解能源危机和解决环境问题提供了一条新的途径。作为光催化技术的关键，研制具有可见光响应且高效稳定的光催化材料是本课题的一个重点。本文利用电化学阳极氧化和阴极还原法成功制备CdS／Ti02纳米管电极，并将其用于光催化处理污染物协同产氢

2、研究，取得了一定效果。利用阳极氧化和阴极还原制备的CdS／Ti02纳米管电极是CdS纳米颗粒和Ti02纳米管阵列的复合体。Ti02纳米管阵列包括纳米管层／阻挡层／基底钛三层结构，纳米管管径为80～100nm，管长约为550nm，550。C热处理后为锐钛矿和金红石的混合晶型；CdS颗粒大小为50nm左右，450。C热处理后为立方相和六方相的混合晶型。CdS／Ti02纳米管的吸收带边波长较Ti02纳米管产生明显“红移”，吸收边波长拓展到550nm的可见光区。CdS／Ti02纳米管的平均光电流密度约为424．99A／cm2，其光电转换效率E

3、。fr约为2．68％。以氙灯为光源，0．1mol／LNa2S溶液作为电子给体，CdS／Ti02纳米管2小时光催化产氢1．23ml；同时考察了CdS／Ti02纳米管的光电协同产氢效应，通过优化槽电压、pH值和Na2s浓度等影响光电催化产氢的因素，CdS／Ti02纳米管2小时光电催化产氢量达30ml以上，表明CdS／Ti02纳米管具有良好的可见光释氢活性。经过5次光电催化产氢重复实验，CdS／Ti02纳米管仍具有产氢活性，说明催化材料具备一定稳定性。以染料酸性橙Ⅱ和甲基橙作为电子给体，利用CdS／Ti02纳米管光电催化处理染料协同产氢，将

4、处理污染物和制氢相结合。实验表明，作为电子给体的染料具有一定捕获空穴的能力，促进光生电子空穴分离，提高光电催化产氢效率。关键词：CdS，Ti02纳米管，光电催化，电子给体，产氢浙江人学硕上学位论文AbstractWiththegradualdepletionoffossilfuelandenvironmentalpollutioncausedbyfuelburning，hydrogenasanidealcleanenergysourceshasdrivenanincreasingconcem．Photocatalyticdegrada

5、tionofpollutantsandhydrogengenerationhasprovidedanewwaytoalleviatetheenergycrisisandenvironmentalproblems．Asthekeytothephotocatalytictechnology,developmentofstableandefficientresponsetovisiblelightcatalyticmaterialisapriorityofthisissue．CdS／Ti02nanotubeelectrodewasfabri

6、catedbyelectrochemicalanodeoxidationandcathodereductioninthispaper．WehaveachievedagoodeffectbyusingCdS／Ti02nanotubeelectrodetotreatpollutantsandgeneratehydrogen．CdS／Ti02nanotubeelectrodeisacomplexofCdSnanoparticlesandTi02nanotubearray．Ti02nanotubearraysconsistofnanotube

7、layer，barrierlayer，andtitaniumbasement．TheinnerdiameterofTi02nanotubeis80一--,100nlnandthelengthisapproximately550nlTl．TiOzisamixedcrystalphasewithanataseandrutilephaseafterannealingat550。C．ThesizeofCdSpanicleisabout50nlTlandtheCdSisamixedcrystalphasewithcubicandhexagona

8、lphase．TheabsorptionedgeofCdS／Ti02nanotubesshowsanobviousred．shiftandthecorrespondingwavelengthofabsorptionedg