ga体系光催化材料制作及光催化还原co 2特性概述

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1、Ga体系光催化材料制作及光催化还原CO2特性概述第一章绪论1.1引言随着二氧化碳排放量的不断增加，全球温室效应严重地影响了人类生活的可持续发展。减少大气中C02的浓度一直是各国科学家研究的热点。利用太阳能将C02转化为太阳燃料或化学原料的光催化技术能够有效抑制C02大量排放从而缓解全球气候转变问题，同时由于其经济、安全和可再生的碳循环等优点被称为绿色技术，为催化和工业领域提供新的理念和机会。由于较低的C02转化效率阻碍了其在工业生产上的应用，寻找一种高效的光催化材料是我们目前研究的重点课题。在光催化材料的选择上，介孔纳米光催化材料具有比表面

2、积大、吸附力强、活性中心多等特点，从而具有宏观物质所不具备的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子險道效应，因此介孔纳米光催化剂在光催化方面有着较为独特的性能。本文研究的是在无模板和表面活性剂的条件下，利用拓扑赝形转变和固态烧结法来制备具有特殊形貌的介孔Ga203单晶纳米片及ZnGa204/Ga203异质结，并且成功的将该介孔单晶纳米片和异质结应用到光催化还原C02反应上，取得了很好的效果。我们的合成方法对实验条件要求相对较低、操作简单，制得的样品反应效率高。对介孔单晶的合成以及光催化还原C02反应的探索都具有非常积极的意义。1.2光催

3、化还原C021.2.1温室效应自然界中绿色植物的光合作用固定C02是有机物合成的出发点，它既是人类赖以生存的基础，同时也为光催化提供了借鉴。光催化还原C02是模拟光合作用，利用太阳光和催化剂将大自然中可再生物的C02和H2O转化为我们要的碳氢燃料。C02的转化需要高能量，而其自身却无法吸收光子能量，因此我们需要寻找能够吸收并传递能量的中间介质及光催化剂。自1972年，日本学者Fujishima和Hondam发表在《自然》杂志上的一篇论文报道了TiOz光催化现象以来，光催化技术得到迅速发展。而光催化应用于C02的还原起源于1978年Somor

4、jai利用SrTiCb催化气相C02还原反应[2]。不久，Inoue等[3]发展了基于TiOs,CdS,GaP,ZnO和SiC粉末光催化材料的光还原反应体系，将C02和H2O还原为多种有机物，并提出了光还原C02反应机理。在过去30年里，人们在光催化材料幵发与应用方面的研究取得了丰硕的成果[4-5]。大量研究表明半导体材料如金屈辑化物(Ti02,ZnO,Zr02,)观测得到的。高分辨的晶格条纹和选X.电子衍射图形足由美国S-TL去离子水注入到反应体系中，暗光饱和吸附几个小时整个反应系统体积约为230ml。2.2催化剂的表征2.2.1X射线衍

5、射分析（X-RayDiffraction)这些样品的晶相都是由Rigaku公司的X射线衍射仪器分析确定的。仪器参数设置如下：工作电压40kv,工作电流40mA,Cu範福射，射线波长为0.154nm,出射狭缝SS=0.5(r，接受RS=0.3mm，测试角度范围10°-70°，扫描速率4°/min,步进扫描步长0.02°,停留时间3秒。液氮吸附脱附实验在Micrometrics公司的Tri-Star3000自动表面和孔径分析仪上进行，实验过程中温度保持在77K。实验分析前，样品需要在20°C下用氮气吹扫3

6、h，样品的比表面积（BET)由BET曲线的线性部分（P/P0=0.1-0.25)得出，孔径分布曲线由BJH(Barret-Joyner-Halenda)模型得出。第三章介孔Ga203单晶纳米片制备.........253.1前言.........253.2介孔Ga203中晶纳米片.........253.3结果与讨论.........263.3.1物相和形貌分析.........263.3.2pH的影响.........283.3.3比表面积分析.........303.3.4光催化还原C02性能表征.........313.3.5傅里叶转

7、换红外光谱分析.........323.3.6电子顺磁共振谱分析.........33本章