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CoO_x改性TiO_2光催化剂的制备、优化及其光催化分解水析氢性能研究

吴玉琪  吕功煊  李树本  
【摘要】:利用热分解法制备了不同掺杂量的CoOx-TiO2系列光催化剂,并优化了制备方法。在用XRD、TEM和XPS等技术对催化剂表征的基础上,探讨了乙醇作为电子给体时CoOx改性对P25-TiO2光催化分解水析氢性能的影响。本文还利用连续瞬态电流-时间响应和循环伏安法等电化学方法,考察了CoOx-TiO2改性系列光催化剂光照条件下电流响应强度、起始光电响应特性差别及光催化析氢电位变化等光电化学性能。光催化性能实验结果表明,适当掺杂CoOx(110~400℃焙烧时最佳掺杂量约为0.4wt%Co,500℃焙烧时最佳掺杂量约为0.6~0.8wt%Co)能够显著地提高TiO2析氢光催化性能,产氢速率提高2个数量级。另外在适当温度下的热处理,能够改善催化剂光催化性能(最佳处理温度为300~400℃)。光电化学性能评价结果表明,适当掺杂CoOx和适当温度下焙烧能在催化剂表面形成较多的析氢活性物种———含钴复合物,能有效增强催化剂光电流响应强度,并使得析氢光还原电位向有利于析氢方向位移。高含量掺杂CoOx会在催化剂表面形成某种碳化物物种,大量含钴复合物活性中心的出现会降低光吸收效率,增加TiO2表面光生电子-空穴复合率而使催化剂失去析氢光催化性能。

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