Cu/ZnO-TiO_2复合半导体光催化材料的制备与表征

O引言ZnO和TiO2两种宽禁带半导体由于在光催化方面显示出的优异性能而倍受关注[1].但是单一半导体在反应中存在易发生光腐蚀、光子利用率低以及氧化还原电势无法调变等缺陷[2],使其应用受到限制.基于此种原因,目前的研究多以ZnO或TiO2为基础,通过金属离子掺杂、金属负载以及半导体复合等手段进行修饰以优化其性能[3],但是对于ZnO和TiO2复合体系的研究较少,且制备方法集中于机械混合法[4,5].ZnO和TiO2具有相近的禁带宽度(Eg=3.2 eV)[2]和交错的能带位置[6],若将二者在分子水平上混合并加入金属进行调变,其结果及性质的变化将对光催化材料的设计及制备等研究具有重要意义.本文采用溶胶凝胶法制备了金属负载的复合型半导体材料Cu/ZnO-TiO2,并着重研究了这种材料的晶体结构、化学组成以及光响应性能.

光促CO_2和乙烯合成丙烯酸ZnO-TiO_2催化剂的研究

摘要采用溶胶凝胶法制备了复合半导体光催化材料ZnO-TiO2,并用热分析(DTATG)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微术(TEM)、BET比表面测试(BET)、程序升温还原(TPR)、红外吸收光谱(IR)、紫外可见漫反射光谱(UVvis)及多相光催化反应等实验技术对其晶体结构、表面组成、吸附性能、吸光性质以及光催化反应性能进行了表征和评价。实验结果表明,制得的催化剂粒径处于10~20nm之间,比表面积为725m2/g,晶体结构以锐钛矿型TiO2为主;ZnO和TiO2复合后,Zn2+进入氧四面体和八面体中心,形成Zn2-TiO4晶相,提高了250~400nm范围光的吸收强度;在常压、100℃条件下可以实现CO2与C2H4的光催化合成反应,CO2转化率为028%,生成丙烯酸的选择性超过70%。