【摘 要】
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作为绿色清洁的能源,氢能的开发近些年来受到了广泛的关注。借助半导体光催化剂的作用,利用太阳能光催化分解水制氢,是一种较为理想的制氢方法,相关技术的研究具有重要的
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作为绿色清洁的能源,氢能的开发近些年来受到了广泛的关注。借助半导体光催化剂的作用,利用太阳能光催化分解水制氢,是一种较为理想的制氢方法,相关技术的研究具有重要的理论和现实意义。本文首次将n型半导体物质WO3与p型半导体物质CuAlO2复合,制备出了 n-p复合型半导体光催化剂 WO3-CuAlO2,并考察了催化剂的制备条件对其光催化分解水制氢性能的影响。 以硝酸铜和硝酸铝为原料,草酸为沉淀剂,半湿法制得前驱体,再于氮气气氛下热处理形成了具有铜铁矿结构的 CuAlO2。对样品进行热失重(TG)、X 射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis-DR)及透射电镜(TEM)表征分析,探讨了 CuAlO2的形成过程。表征结果显示,制得的CuAlO2结晶完整性较好,纯度较高,直接禁带宽度为3.1 eV左右。 以钨酸铵为原料,分别采用溶胶凝胶法和钨酸分解法,制备出了WO3。并对样品进行了TG、XRD、UV-vis-DR及TEM表征分析。结果显示,钨酸分解法制备出的WO3结晶完整性较好,具有较高的纯度,属于单斜相,禁带宽度为2.9 eV；溶胶凝胶法制备的WO3含有少量杂质,属于三斜相,禁带宽度为2.6 eV。 分别采用溶胶凝胶法、钨酸分解法和机械混合法制备了复合型光催化剂WO3-CuAlO2。考察了制备方法、焙烧温度、焙烧时间和复合比例对复合型催化剂光催化分解水制氢活性的影响。借助 XRD和 TEM表征分析结果,确定出较优的制备路径。其中：采用钨酸分解法制备出的WO3与CuAlO2以摩尔比1：1机械混合,在300 ℃空气中焙烧3 h,得到的复合型光催化剂WO3-CuAlO2具有最佳活性。在紫外光照射下40 min,其光催化分解水制氢的产氢量可达到28.0μmol。
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