论文总字数：21048字

摘 要

光催化产氢体系仅能利用太阳光中的紫外光和一小部分可见光，因此在光催化领域实现太阳光能的充分利用是亟需解决的问题。温度对光催化产氢影响较大，随着温度的升高，光催化产氢效率会明显增大。生物质碳材料有着独特的自然结构，能够将传统光催化中未被利用的长波长的光能转化为热能，使自身温度升高。本文通过将光催化产氢中常用的催化剂负载到生物质碳材料表面，利用生物质碳材料优良的光热转化性能提升光催化反应的反应速率，从而达到将传统光催化反应中不能利用的长波长的光直接的转换为热量供给催化体系，将太阳光能充分地利用起来，同时改善光催化产氢效率的目的。

本文通过光照不同时间，测量了担载催化剂的生物质碳材料的表面温度；对不同温度下的光催化做了光电流测试；对担载了催化剂的生物质碳材料进行了产氢性能测试。通过以上测试最终发现了随着光照时间的延长，生物质碳材料表面温度有大幅的提升，表现出了良好的光热性能；并且随着温度的提升，催化剂的光电流是增大的，说明了升高温度可以提高催化剂半导体中电子与空穴的分离，进而说明了升高温度，光催化剂的催化性能会明显提高；发现生物质碳材料表面与水面持平的时候，产氢效率是位于水底的4~15倍，说明生物质碳材料优良的光热性能对光催化产氢有着极大的促进作用。

关键词：生物质碳材料 光催化产氢 光热协同作用 太阳光能

Abstract

Photocatalytic total water system can only utilize ultraviolet light and a small part of visible light in sunlight, so it is an urgent problem to realize the full utilization of solar light energy in the field of photocatalysis.Temperature has a great influence on photocatalytic hydrogen production. When the temperature is increasing, we can see that,the efficiency of photocatalytic hydrogen production will obviously increase.Biomass carbon materials have a unique natural structure, which can convert most of the unutilized visible and infrared light energy in traditional photocatalysis into heat energy, raising their own temperature.In this paper, catalysts commonly used in photocatalytic hydrogen production are supported on the surface of biomass carbon materials.The excellent photothermal conversion performance of biomass carbon materials can improve the reaction rate of photocatalytic reaction. The long wavelength light which cannot be used in traditional photocatalytic reaction can be directly converted to heat supply catalytic system.

In this paper, the surface temperature of the catalyst supported biomass carbon material was measured by different time of illumination. The photocurrent of photocatalysis at different temperature was tested. The hydrogen production performance of biomass carbon materials loaded with catalysts was tested，too. Through the above tests, it was found that the surface temperature of biomass carbon material increased significantly with the extension of light time, showing good photothermal performance. In addition, as the temperature increases, the photocurrent of the catalyst increases, indicating that the separation of electrons and holes in the semiconductor of the catalyst can be improved by increasing the temperature. It is found that when the surface of this type of material is flat with the water surface, the hydrogen production efficiency is 4~15 times than at the bottom, indicating that the excellent photothermal performance of biomass carbon material has a great promoting effect on the photocatalytic hydrogen production.

Key words: Biomass carbon materials; Photocatalytic hydrogen production; Photothermal synergy; Solar energy

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 光催化产氢 1

1.1.1 光催化产氢 1

1.1.2光催化产氢原理 2

1.1.3影响光催化分解水产氢的因素 3

1.2光热转换材料 5

1.2.1太阳能光热转换材料 5

1.2.2生物质碳材料 7

1.4光催化剂的制备 9

1.4.1 TiO₂纳米材料 9

1.4.2 g-C₃N₄纳米材料 9

1.4.3 CdS纳米材料 10

1.4.4 BiVO₄纳米材料 10

1.5 论文选题依据及研究内容 11

第二章 实验部分 12

2.1 实验原料 12

2.2 实验仪器与设备 13

2.3 生物质碳材料的制备 14

2.4催化剂的制取 14

2.4.1 TiO₂的制取 14

2.4.2 C₃N₄的制取 15

2.4.3 CdS的制备 15

2.4.4 生物质碳材料担载催化剂 15

2.5性能测试 15

2.5.1 表面温度测试 15

2.5.2 扫描电子显微镜分析（SEM） 16

2.5.3 X射线衍射分析（XRD） 16

2.5.4 光电流测试 16

2.5.5 光催化产氢活性 16

第三章 结果与讨论 18

3.1 表面温度测试 18

3.2 扫描电子显微镜分析（SEM） 19

3.3 X射线衍射分析（XRD） 20

3.4 光电流测试 21

3.5 光催化产氢活性数据 22

第四章 结论 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 前言

1.1 光催化产氢

1.1.1 光催化产氢

自古以来，能源一直是人类生活必需的能量载体。能源也与人类社会的发展息息相关。然而，随着人类社会的进步，世界上现存的化石能源储量急剧下降，人类大量的能源消耗也造成了极其严重的环境污染问题。传统化石燃料储量的下降和越来越严重的环境污染问题限制着人类的发展，也制约着全球可持续发展，是亟需解决的大问题。为了解除能源的限制，减少能源利用过程中对环境的污染、改善生态环境，同时也为了进一步提高能源使用过程中的安全性，开发并利用安全、可靠的新型可再生能源，并将其技术发展完整，从而进一步提高其在未来能源结构中的比重，就成了保证未来能源供应需求的首要任务。

请支付后下载全文，论文总字数：21048字