ZnO@CeO2和ZnO@La-CeO2核壳结构半导体材料的制备及其光催化能的研究(2)
3.3透射电镜(TEM)和高分辨率透射电镜图(HRTEM)分析 10
3.4 紫外可见漫反射光谱分析(UV-visible) 11
3.5光致发光光谱分析( PL) 12
3.6原位红外光谱谱图分析(in situ DRIFT spectra) 13
3.7 CO2光催化性能测试 14
4 ZnO@La-CeO2核壳半导体催化材料的研究结果与讨论 16
4.1 X射线衍射图分析（XRD） 16
4.2 光电子能谱分析(XPS) 18
4.3N2吸附-脱附等温线分析(N2 adsorption-desorption isotherms) 18
4.4扫描电镜图分析（SEM） 21
4.5透射电镜(TEM)和高分辨率透射电镜图(HRTEM)分析 21
4.6紫外可见漫反射光谱分析(UV-visible) 22
4.7光致发光光谱分析( PL) 23
4.8原位红外光谱谱图分析(in situ DRIFT spectra) 24
4.9光催化CO2催化性能测试 25
4.10 CO2光还原与水的机理 26
全文总结 30
参考文献 31
致谢 33
1文献综述
1.1研究的意义
环境污染和能源短缺，已成为当今人类面临的两大难题。一方面由于各种化石燃料的大规模使用，空气中CO2的含量在不断上升，若不加以控制则会导致全球气候变暖，自然灾害频率增加。另一方面，随着煤，石油等不可再生能源的过度使用，世界能源面临着日趋枯竭的危机，人类迫切需要开发清洁的可再生能源来解决人类的长期生存问题，实现人类的可持续发展。从资源化学的角度讲，CO2是一种宝贵的碳资源，在地球上的储量比天然气、石油和煤的总和还要多。因此有关CO2的固定-转化利用研究已成为世界各国普遍关注的重要课题之一。
光催化方法固定CO2是利用清洁、永恒的太阳光源作为能量输入，通过人工光合作用将CO2还原为甲醇、甲烷等低碳化合物，不仅可以节约石油、天然气和煤等化石资源，减少CO2的排放，而且还可以消除大气温室效应，有效地实现自然生态循环，实现太阳能的转化和储存。甲醇、甲烷等是非常重要的化工基础原料，可以直接用作汽油等的添加物，又能合成其它有机化工原料、中间体或有机化工产品，为解决能源危机提供了途径。同时反应过程无污染，具有化学反应绿色化、积极保护环境的重要意义，因此，是一条低投入、高回报、最具吸引力和应用前景的方法。半导体光催化材料在太阳光的激发下产生光生载流子（电子-空穴），分别诱发还原-氧化将 CO2和 H2O合成碳氢燃料。与传统的热还原方法相比，该过程可以在常温常压下进行，H、O元素可从水中得到，直接利用太阳能而不需耗费额外的能量，真正的实现碳循环的充分利用。目前 CO2光催化还原技术已经得到可行性的研究，其关键仍在于寻找和开发高催化活性和高稳定性的光催化剂。
本课题则是通过调整优化实验的条件合成具有核壳结构的ZnO@CeO2和ZnO@La-CeO2光催化材料并考察其对光催化还原CO2制备燃料化合物性能的影响。
1.2研究现状
1.2.1半导体材料在光催化还原CO2中的应用
从理论上来说，只要半导体吸收的光能大于等于其禁带隙能，就能被激发产生光电子和光生空穴,该半导体就可以作为光催化剂。但从实际情况看，一个具有实际应用价值的半导体光催化剂必须具有化学稳定性、光照稳定性、高效性和选择性以及较宽的光谱响应，同时还要考虑到材料成本和光匹配等要素。[1]
1979年，Inoue等[2]第一次报道了在水溶液中利用半导体来进行光催化二氧化碳反应，他使用的半导体材料有TiO2，ZnO，CdS，GaP，SiC，WO3。他们发现导带电势较负的半导体会产生大量甲醇，而当电导体导带电势比CH3OH/H2CO3氧化还原电势更正时则不产生甲醇。
上一篇：磷酸铁锂的新颖合成方法