双掺杂锆酸锶-二氧化钛异质结型复合光催化剂制备及可见光催化制氢研究

针对二氧化钛只对紫外光有响应，光量子效率低的缺点，利用p-型半导体双掺杂锆酸盐可见光吸收宽，n-型半导体二氧化钛光催化氧化还原能力强，对分解水具有相匹配的价、导带能级的特点，制备p-n型异质结复合光催化材料。用液相法制备最佳二元掺杂的纳米锆酸锶，根据产氢活性优选与（掺杂）二氧化钛的最佳复合比，并进行贵金属沉积、稀土金属氧化物包覆等修饰。由两种不同半导体的耦合而形成异质结，构成定向电荷通道，实现光生电荷的有效分离，有效提高对可见光响应能力和光催化分解水速率。设计一种使光解水产氢和牺牲剂还原反应分离的循环反应体系，实现没有牺牲剂净消耗的光催化分解水产氢过程。通过对异质结型复合光催化剂析氢效率、催化剂组成、晶体结构特征与电化学性质关系的研究，探索光解水产氢催化剂的结构、组成与光催化析氢活性之间的内在关系和光解水过程的机理。为太阳能-氢能转换研究，解决日益严峻的燃烧污染和能源短缺问题提供技术支持。