《镧掺杂钛酸锶的光催化分解水制氢性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《镧掺杂钛酸锶的光催化分解水制氢性能（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2 0 0 5 年1 1 月第六届全国氢能学术会议丈集上海 镧掺杂钛酸锶的光催化分解水制氢性能 秦娅，王桂赞，王延吉 ( 河北工业大学，天津3 0 0 1 3 0 ) 1 前言 掺杂是对半导体光催化剂进行改性并进步提高其光催化性能的重要途径。本文主要研究了稀土L a 作 为掺杂元素时不同的掺杂量和助催化剂C o O 的负载量对钛酸锶光催化性能的影响。 2 实验 2 1 催化剂的制备 本实验采用高温固相反应法制备S r T i 0 3 及其掺杂催化剂，具体步骤为将钛酸四丁酯的水解产物与硝酸 锶、适量的矿化剂和掺杂离子混合，然后经高温焙烧得到掺杂改性的S r T i 0 3 。采用等体积浸渍法制备
2、负载 催化剂，浸渍2 4 小时后，5 0 0 。C 氢气氛还原，2 0 0 。C 氧气氛氧化后得实验用样。 2 2 催化剂的表征 分别采用X R D 、S E M 、U V - v i s 漫反射及B E T 比表面积对样品的晶相组成、表观形貌、禁带宽度和比 表面积等进行了表征。 2 3 催化剂的活性测试 取0 1g 催化剂和0 5g N a 2 C 0 3 装入反应器中，加8 0 0m l 去离子水，搅拌均匀，反复进行抽真空充氩气 操作，然后保持负压光照1 小时。反应结束后，将系统内气体混和均匀送气相色谱检测生成的氢气量。 3 结果与讨论 3 1L a 掺杂量对C o O S r T i 0
3、 3 光催化性能的影响 半导体光催化剂中掺杂离子的掺入浓度是影响掺杂效果的重要因素。图3 1 为L a 掺杂浓度不同时制得 S r T i 0 3 负载0 2 w t C o O 以后的光催化活性。从图中可以看出，稀土镧的最佳掺杂浓度为0 0 3m 0 1 。 图3 1L a 掺杂量对C 0 0 S r T i 0 。光催化性能的影响 8 2 从缺陷化学的角度考虑，L a H 离子的半径与 s r 离子的半径相近，所以L a 3 + 很容易进入S r T i 0 3 晶格，替代格点处的s ，进行施主掺杂，使其 中多数载流予一电子的浓度升高，催化剂表现出 较高的活性。但随着L a 掺入量的增加，
4、S r T i 0 3 中的杂质缺陷浓度增加，这些缺陷位又将为光激 发电子和空穴提供复合中心，因此，掺杂量太高 时，活性反而下降。 此外，实验过程中发现，L a 的掺杂量超过一 定值后会明显影响到S r T i 0 3 的粒度。图3 4 为不 同L a 掺入量下制得S r T i 0 3 的S E M 测试结果。可 见，随着L a 掺杂量的增加，S r T i 0 3 晶体的粒度逐 渐减小。因为随着掺杂量的增加，L a “ 不能全部 进入S r T i 0 3 晶格内部，而可能以氧化物的形式覆 2 0 0 5 年1 1 月 第六届全国氢能学术会议丈集 上海 盖在晶体表面，使表面缺陷增多，从而阻
5、碍了S r T i O ，晶粒的继续长大，使样品粒度减小。 3 2 C o O 负载量对掺镧S r T i 0 3 光催化性能的影晌 对不同L a 掺杂量时催化剂的适宜C o O 负载量进行了较为详细的研究，结果表明L a 掺杂量为0 0 5m 0 1 时最佳C o O 负载量为0 6w t 左右，而掺杂量为1 0m 0 1 时最佳C o O 负载量增大到1 5w t 左右。由此得 出结论，随着掺杂离子浓度的增加，催化剂粒度逐渐减小，比表面积逐渐增大，使得达到最佳光催化效果 的C o O 的负载量也随之增加。可见，C o O 负载量太小可能是导致高掺杂量时催化剂活性较低的另一方面原 因。 图3
6、 4 不同浓度L a 掺杂S r T i 0 3 的S E M 图 a ：0 0 m o l b ：0 0 5 m 0 1 c ：0 1 m 0 1 d ：0 3 m 0 1 4 结论 ( 1 ) 考察了掺杂稀土元素L a 对C o O S r T i 0 3 光催化分解水制氢性能的影响，发现在C o O 负载量为0 2 w t 的情况下，存在最佳掺杂量为0 0 3m 0 1 ，而掺杂量超过最佳掺杂量时催化剂活性急剧下降。一方面由 于缺陷浓度增加为光激发电子和空穴提供了复合中心，另一方面是由于高掺杂量时助催化剂负载量太小所 致。 ( 2 ) 考察了L a 掺杂量不同时S r T i 0 3 颗
7、粒粒度的变化及最佳C o O 负载量，结果表明，随着L a 掺杂量 的增加，S r T i O 。颗粒的粒径逐渐减小，比表面积逐渐增大，所需助催化剂最佳负载量逐渐增大。 8 3 参考文献： 1 1W 姐gJS ，Y i nS ，K o m a t s uM ，e ta 1 P r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no f n i t r o g e nd o p e dS r T i 0 3p h o t o c a t a l y s t J o u r n a lo f P h o t o c h e m i s t
8、r y 狮d P h o t o b i o l o g yA ：C h e m i s t r y , 2 0 0 4 ，1 6 5 ，1 4 9 1 5 6 2 】M i y a u c h iM ，T a k a s h i oM ，T o b i m a t s uH P h o t o c t a l y t i cA c t i v i t yo fS r T i 0 3C o d o p e dw i t hN i t r o g e na n dL a n t h a n u mu n d e rV i s i b l eL i g h t I l l u m i n a t i o n L a n g m u i r , 2 0 0 4 ，2 0 ，2 3 2 2 3 6 3 】张金龙，陈锋，何斌光催化第一版上海：华东理工大学出版社，2 0 0 4 8 4
