Cu-MoO3-CdS-SiO2復合半導體材料制備及光催化CH4和CO2反應性能.pdf

1、CO2與CH4直接合成烴類氧化物具有重要的經濟價值和較大的環(huán)保意義。本論文將氣-固多相光促表面催化反應技術應用于該反應體系,設計和制備了負載型氧化物-硫化物復合半導體材料以及Cu改性的負載型復合半導體材料,并對其結構組成、能帶結構、吸光性能和光催化CO2與CH4直接合成烴類氧化物反應性能進行了系統(tǒng)的研究。
　　 通過XRD、IR、Raman和TPR等方法對分步等體積浸漬法制備的MoO3-MS／SiO2和Cu／MoO3-MS／Si

2、O2(M=Zn,Cd)系列光催化材料的結構進行表征和分析。結果表明:MoO3-MS／SiO2系半導體材料的主要物種有MoO3、MMoO4、MS(M=Zn,Cd)。Mo與M(Zn,Cd)在SiO2表面形成了Mo-O-M(M=Zn,Cd)鍵聯(lián)。負載量、煅燒溫度對半導體材料的組成結構及活性組分在半導體材料表面分散狀態(tài)均有較大影響。
　　 采用紫外-可見漫反射光譜及Kubella-Munk函數(shù)F(R∞)對材料吸光性能進行了測定,并對Eg

3、值進行了估算。氧化物-硫化物復合半導體材料煅燒溫度、負載量均對材料的吸光性能及能帶結構產生了影響。金屬Cu的添加提高了催化材料的光響應性能,同時產生了Schottky能壘效應,增強了對光生電子的捕獲能力,并有效地抑制了載流子的復合,在一定程度上提高了復合半導體光催化材料的活性。根據(jù)復合半導體的能帶結構、Eg以及能帶位置(Ec、Ev)之間的匹配關系,探討了它們對光生載流子的分離性能和與之相關的催化氧化還原能力。
　　 復合半導體材

4、料的光催化性能評價結果表明,在氣-固多相光催化反應器中,所制備的MoO3-MS／SiO2(M=Zn,Cd)和Cu／MoO3-MS／SiO2(M=Zn,Cd)兩類材料對光催化CO2與CH4均具有活性,主要烴類氧化物產物為甲酸乙酯(EF)和甲醇。負載量、煅燒溫度、Cu改性、反應溫度等對反應性能均有較大的影響。在主波長365nm、光強0.65mW／cm2的紫外燈照射,溫度為80～150℃、空速90 h-1及原料摩爾比CH4／CO2=1／1.2