CAS OpenIR
TiO2 based multishelled hollow sphere synthesis for photocatalytic water oxidation
Muhammad Waqas
Subtype博士
Thesis Advisor王丹
2017-03
Degree Grantor中国科学院研究生院
Degree Discipline应用化学
Keyword钛酸铁 氧化钛 异质结 多壳中空球 光催化水氧化
Abstract

一直以来,能源与环境问题都是全球范围内的热点问题。随着化石能源的日益枯
竭和与之带来的环境污染等问题,开发廉价、来源广泛的清洁能源变得尤为重要。太
阳能作为一种来源广泛,无污染的可再生能源受到人们广泛的关注。 目前,利用太阳
能的主要方法之一就是将太阳能转化为化学能。 由于太阳能的能量密度非常低且不
均匀,太阳能的有效利用变得尤为重要。 在这项工作中,我们分析了太阳能水分解
中的挑战和问题,以及合成独特的纳米结构材料并将其应用于太阳能水分解。
TiO2 和 Fe2O3 能满足太阳能水分解的几个主要要求。常用的二氧化钛的缺点是大
带隙(〜3.2eV),仅能吸收占太阳能光谱 4%的能量并且载流子少。 Fe2O3 吸收可见
光,占太阳能光谱的 46%,在水溶液中稳定,无毒无害,成本低廉。然而,赤铁矿
的低电导率破坏了电荷产生、运输、收集和注入过程的连续性,导致由于快速电子-
空穴复合而使得能量显著损失。解决 Fe2O3 和 TiO2 内在缺陷的一个潜在方法是开
发异质结够Ti-Fe-O(Fe2TiO5)假铁矿。
为了揭示单纯的 Fe2TiO5 是否能够解决 TiO2 或 Fe2O3 的固有问题,有效驱动四空
穴化学反应,或者 TiO2 是必需的,以便在两个体系之间传输光电荷,我们设计并合
成了多壳结构 Fe2TiO5和 Fe2TiO5 -TiO2 空心球,以利用 Fe2TiO5-TiO2 相间的异质结来
增强的水氧化效率。我们设计的多壳中空球的优点如下: 1)具有低密度的空心腔增
强表面积,因此可提供更多用于催化反应的活性位点; 2)多孔表面使得溶剂能够进
入壳层并有效地收集载流子; 3)纳米壳表面的向前和向后的建构性增强了材料中入
射光子的寿命。我们所设计的催化剂的这些独特特征使其成为光催化水分解中有希望
的候选物。本论文的目的是通过结合和控制中空腔周围纳米壳中的 Ti / Fe 比来提供
合成机理研究,并研究与设计复合材料形态方面有关的水氧化效率。成功合成了一系
列结晶金属氧化物和复合金属氧化物多壳中空球,如 TiO2, Fe2TiO5-TiO2, Fe2TiO5,
Fe2TiO5-Fe2O3, Fe2O3, Fe2O3-TiO2, NiO, Co3O4, Mn2O3 和 Fe2TiO5-TiO2-Ag2O 并检
查了光催化水氧化半反应的活性。
 

Language英语
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/26917
Collection中国科学院过程工程研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
Muhammad Waqas. TiO2 based multishelled hollow sphere synthesis for photocatalytic water oxidation[D]. 中国科学院研究生院,2017.
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