| 多种纳米结构Fe掺杂TiO2光热耦合水分解制氢研究 |
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| 作者姓名： | 吴启亮 梅晋豪 李铮 范海东 张彦威 |
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| 作者单位： | 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027;浙江省能源集团有限公司,浙江省太阳能利用及节能技术重点实验室,杭州310000 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(51976190);浙江省自然科学基金(LR18E060001);中央高校基本科研业务费(2019FZA4013) |
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| 摘 要： | 氧空位是材料缺陷工程的重要组成. 基于光生氧空位的直接热利用, 实现纯水分解制氢的光热耦合实验, 被认为是太阳能综合利用的有效途径. 以多种制备方法合成的TiO2纳米材料为基础, 研究了多种形貌纳米TiO2及其Fe掺杂改性材料的光热耦合反应能力. 通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)和电子顺磁共振(EPR)对晶体特征进行表征, 利用漫反射光谱(DRS)、 光致发光(PL)和三电极测试法表征了材料的性能, 并结合密度泛函理论(DFT)计算了产氢反应路径. 研究结果表明, 溶胶-凝胶法制备的纳米颗粒相比水热法制备的纳米片及纳米线, 体相内缺陷较多, 载流子强度高, 光热耦合产氢效果较差. Fe掺杂改性扩展了光响应, 增强了载流子分离和寿命, 降低了电子传输阻抗, 利于光反应过程中光生氧空位的形成, 克服了制氢反应中的关键能垒. 同时, 纳米材料中的缺陷促进了Fe离子的有效掺杂, Fe掺杂TiO2纳米颗粒的光热耦合平均产氢量为9.73 μmol/g, 性能提升达13倍.
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| 关 键 词： | 氧空位 光热耦合 纳米形貌二氧化钛 铁掺杂二氧化钛 制氢 |
| 收稿时间： | 2020-12-23 |
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