【摘 要】
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目前利用半导体光催化剂将太阳能转换成化学能被认为是缓解全球能源短缺的有效途径之一。然而目前绝大多数半导体光催化剂的能量转换效率并不高,其影响因素多为电子空穴分离效率低、光吸收范围窄和比表面积小等条件的限制。为了提高光催化效率,具有特殊形貌的空心核/壳结构逐渐受到关注,它可以增加光催化剂的比表面积,进而提供更多的催化活性位点,使电子和空穴有效的分离,实现太阳光的多重利用等,更有效的提高光催化剂产氢性
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目前利用半导体光催化剂将太阳能转换成化学能被认为是缓解全球能源短缺的有效途径之一。然而目前绝大多数半导体光催化剂的能量转换效率并不高,其影响因素多为电子空穴分离效率低、光吸收范围窄和比表面积小等条件的限制。为了提高光催化效率,具有特殊形貌的空心核/壳结构逐渐受到关注,它可以增加光催化剂的比表面积,进而提供更多的催化活性位点,使电子和空穴有效的分离,实现太阳光的多重利用等,更有效的提高光催化剂产氢性能。本论文主要研究内容如下:（1）设计并制备了CdSe量子点修饰的ZnFe2O4@Ti O2空心核壳结构纳米球,其制备方法如下:首先采用水热合成路线并经过退火除去杂质形成Zn Fe2O4空心纳米球,然后在Zn Fe2O4空心纳米球表面负载Ti O2介孔纳米层得到Zn Fe2O4@Ti O2空心核壳结构纳米球,随后通过化学沉积法在其表面负载Cd Se量子点合成Zn Fe2O4@Ti O2/Cd Se空心核/壳结构纳米球光催化剂,并对其光催化产氢的性能进行研究,证明了该空心核壳结构纳米球的结构和组成对光催化性能的影响。（2）助催化剂空间分离的氢化的Pt/TiO2@ZnFe2O4/CoOx催化剂的设计制备,使用碳球为模板,综合采用浸渍法、溶剂热法和煅烧等手段相结合的方法制备出空心Zn Fe2O4/Co Ox纳米球,然后采用动力学涂覆方法在Zn Fe2O4/Co Ox空心纳米球表面涂上Ti O2多孔纳米层得到Ti O2@Zn Fe2O4/Co Ox空心核/壳纳米球,用光沉积法在制得的Ti O2@Zn Fe2O4/Co Ox空心核/壳纳米球上负载贵金属Pt,并在H2/Ar炉中进行氢化还原得到氢化的Pt/TiO2@ZnFe2O4/Co Ox空心核/壳结构纳米球,并对其形成机理和光催化析氢性性能进行研究,研究表明助催化剂空间分离的氢化的Pt/Ti O2@Zn Fe2O4/Co Ox催化剂显著提高了光生电荷的分离以及可见光的利用率,进而明显提高光催化析氢性能。（3）核壳结构CdS@SnS2/Au催化剂的设计制备,首选通过水热法合成Cd S纳米棒,对Cd S进一步水热处理得到Cd S@Sn S2核/壳结构纳米材料,通过调节Sn S2的量制备优化Sn S2负载量的Cd S@Sn S2催化剂,进一步通过光沉积法在Cd S@Sn S2催化剂表面负载贵金属Au粒子。将得到的核壳结构Cd S@Sn S2/Au进行一系列的表征,并研究催化剂在可见光照射下光催化产氢的机理,结果表明在贵金属修饰的核壳结构具有比单一成分的催化剂更加优异的可见光催化析氢性能。
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