复合燃烧剂燃烧合成CuCrO2及其与WO3复合后的光催化产氢性能研究

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能源是人类社会发展的物质基础和先决条件,是科学技术发展的前提,氢能作为一种清洁能源备受关注,但传统制氢技术存在污染环境、成本高等问题,光催化分解水制氢是一种绿色、无污染的制氢方法,对该技术进行深入研究具有重要意义,而高性能催化剂的开发是其关键技术。本文以Cu(NO32·3H2O和Cr(NO33·9H2O为原料,分别以甘氨酸-柠檬酸、甘氨酸-尿素为复合燃烧剂,采用燃烧法合成了具有p型导电特征的半导体氧化物CuCrO2,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-vis-DR)光谱及BET比表面积等技术对CuCrO2进行表征分析,并将其与具有n型导电特征的半导体氧化物WO3复合,测试其光催化分解水制氢的性能。针对甘氨酸-柠檬酸体系,在甘氨酸与金属离子总摩尔数之比为1.4:1的情况下,考察了柠檬酸与甘氨酸摩尔比,燃烧液中氨水及无机盐氯化钾、氯化钠加入量,燃烧液成胶温度和燃烧得CuCrO2前驱体的焙烧温度、焙烧时间对CuCrO2粒径、形貌、产氢活性的影响。结果表明:目标合成物CuCrO2为5g的情况下,柠檬酸与甘氨酸复合比例为0.10:1,1 mol/L NH3·H2O加入量为10 mL、NaCl加入量为1.1 g,成胶温度80℃,制得胶体燃烧,燃烧产物再经900℃焙烧3 h后,制得的CuCrO2样品粒径较小、分散性较好,对应的CuCrO2-WO3复合催化剂光催化活性较高。针对甘氨酸-尿素体系,在甘氨酸与金属离子总摩尔数之比为1.4:1的情况下,考察了尿素与甘氨酸摩尔比,燃烧液中硝酸及无机盐醋酸铵加入量,燃烧得CuCrO2前驱体的焙烧温度、焙烧时间对CuCrO2粒径、形貌、产氢活性的影响,结果表明:目标合成物CuCrO2为5g的情况下,当尿素与甘氨酸复合比例为0.15:1,1 mol/L HNO3加入量为10 mL、醋酸铵加入量为0.3 g,900℃焙烧3 h时制得CuCrO2样品分散性较好,对应的复合催化剂光催化产氢活性较高。另外,实验结果显示,Ag负载可进一步改善CuCrO2的光催化活性。
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