光催化制氢材料.pptVIP

B、非金属离子掺杂： 非金属离子和金属离子掺杂一样是基于提高光生电子-空穴的分离效率，抑制电子-空穴的复合，从而提高光催化剂本征量子效率。 非金属掺杂TiO2主要有：C，N，F、Cl，B，S等 这些元素最外层电子上都有p轨道电子，易和O轨道电子混合，达到改变催化剂禁带宽度，使催化剂晶格缺陷，减小空穴－电子复合机会，提高光催化活性。 结果表明：MO2-xXx对可见光的吸收虽有所提高，但掺杂元素易分解，实际应用存在困难。 半导体耦合体系是将两种不同能隙的半导体结合在一起，解决催化剂的可见光吸收系数小和电子-空穴复合问题，但符合能级要求的窄能隙体系很少且易光腐蚀，因此也限制了耦合体系的应用。 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 当前第31页\共有67页\编于星期二\17点 (2)、层状铌酸盐、钽酸盐、钛酸盐等： 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 层状氧化物与以TiO2为代表的体相型光催化剂相比，突出的特点是能利用层状空间作为合适的反应位点抑制逆反应，提高反应效率。 A、层状钛酸盐： 层状含钛复合氧化物是以TiO6八面体为主要结构单元的物质。 K2La2Ti3O10和K2Ti4O9是层状氧化物光催化剂中较具有代表性的两种。 K2La2Ti3O10的禁带为3.4-3.5 eV，其层状钙钛矿结构为TiO6八面体通过顶点共用构成三层相连的类钙钛矿层，K+填充于层间的空隙中。K2La2Ti3O10具有水合性能，水分子可以进入层间空隙。 NiO是K2La2Ti3O10有效的助催化剂，氢气在催化剂外表面形成。H2O进入K2La2Ti3O10的层间，在层间产生氧气。这种特殊结构可实现产物分离，因而具有较高的光催化活性。 采用共浸渍法将Cr和Ni同时负载在K2La2Ti3O10，Cr-NiO/K2La2Ti3O10几乎是NiO/K2La2Ti3O10催化剂活性的两倍。 当前第32页\共有67页\编于星期二\17点 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 A、层状钛酸盐： K2Ti4O9及其柱撑改性产物为具有大的阳离子交换空间的层状结构。 层状K2Ti4O9可通过柱撑过程在层状化合物层间引入合适的客体提高光催化活性。如SiO2柱撑K2Ti4O9沉积Pt以后，光催化活性可达2.8 mmol/g·h。 常用的柱撑材料有：TiO2、SiO2和Al2O3等。柱撑过程的结构变化主要表现在层间距有所增加，比表面积有所增大。 K2La2Ti3O10结构示意图 K2Ti4O9的结构示意图 当前第33页\共有67页\编于星期二\17点 但层状复合氧化物也存在稳定性较差的缺点，需进一步完善使其结构优势得到更好的发挥。 已报道的光催化剂中，普遍存在可见光利用率低等缺点。 就光解水来说，关键在于提高光催化反应的活性及选择性，并将其激发波长扩展到可见光区，提高对太阳光的利用率。 NiO/La2Ti2O7表现出优异的光催化效率。 通过其他修饰如掺杂等处理，负载Ni、掺杂Cr，Fe的La2Ti2O7在可见光( λ 420 nm)范围光催化分解水. 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 当前第34页\共有67页\编于星期二\17点 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 组成通式为A[Mn-1NbnO3n+1](A=K、Rb、Cs；M= Ca、Sr、Na、Nb等；n= 2~4)的层状钙钛矿型铌酸盐是由带负电荷的钙钛复合氧化物层和带正电荷的层间金属离子组成。 它们在原始状态时不能发生水合作用，只有当层间的碱金属离子被质子交换后才能水合。其带隙为3.2~3.5 eV，不能光解水同时放出氢和氧，一般需要牺牲剂。 B、层状铌酸盐： 当前第35页\共有67页\编于星期二\17点 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 层状化合物(如A4Nb6O17(A= K，Rb)等)的主体结构由NbO6八面体组成，通过O2-组成具有两种不同层(层I和层II)交错形成的二维结构。该类层状化合物有以下优点： 1) 层I和层II很容易与水结合(在空气中有明显的水合倾向)，表明在光催化反应中水分子容易进入层空间参与反应； 2) 层空间可作为合适的反应点抑制氢和氧生成水的逆反应； 3) 层状化合物自身具有产氢活性位点，无需担载Pt等金属或金属氧化物也能将水分解成H2和O2； 4) 层状化合物属于多元素、复合型结构，为材料的修饰和改性提供了更为广阔的空间，有望成为性能优异的新型光催化材料。 当前第36页\共有67页\编于星期二\17点 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 层状铌酸钾金属Ni改性后的光解水机理示意图 当前第37页\共有67页\编于星期二\17点 七、光催化材料研究进展 2、光催化材料种类 Ta2O5及多数钽酸盐都