目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 工程背景及研究意義 1
1.2 光催化分解水制氫研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3
1.2.1 光催化劑 5
1.2.2 助催化劑 9
1.2.3 犧牲劑 10
1.2.4 光源對光催化制氫影響因素 12
1.2.5 生物質(zhì)重整光催化分解水制氫 13
1.3 存在問題及發(fā)展趨勢 17
參考文獻(xiàn) 19
第2章 制氫方法及玉米秸稈特性 23
2.1 氫氣的制備方法 23
2.1.1 蒸汽甲烷重整制氫 24
2.1.2 部分氧化法制氫 25
2.1.3 自熱重整法制氫 25
2.1.4 氨分解法制氫 25
2.1.5 生物法制氫 26
2.1.6 生物質(zhì)氣化法制氫 26
2.1.7 光生物分解水制氫 26
2.1.8 等離子體重整 26
2.1.9 煤炭制氫 27
2.1.10 電解水制氫 27
2.1.11 光催化分解水制氫 28
2.2 秸稈基本特征 29
2.2.1 玉米秸稈中木質(zhì)素特性 29
2.2.2 玉米秸稈中纖維素特性 29
2.2.3 玉米秸稈碳基衍生物 30
2.3 小結(jié) 31
參考文獻(xiàn) 32
第3章 新型高效復(fù)合光催化材料的表征及制氫實驗 36
3.1 光催化劑表征 36
3.2 電化學(xué)特性表征 39
3.3 玉米秸稈表征方法 40
3.4 實驗裝置及使用方法 43
3.4.1 模擬光催化制氫裝置及使用方法 43
3.4.2 太陽光催化制氫裝置及使用方法 44
3.5 小結(jié) 45
參考文獻(xiàn) 45
第4章 玉米秸稈作為犧牲劑的光催化復(fù)合材料制備及制氫性能 47
4.1 玉米秸稈作為犧牲劑的光催化復(fù)合材料制備及表征[1] 47
4.1.1 玉米秸稈犧牲劑制備 47
4.1.2 光催化復(fù)合材料制備 49
4.1.3 TiO2體系光催化劑性能表征 52
4.1.4 g-C3N4體系光催化劑性能表征 57
4.1.5 小結(jié) 66
4.2 以玉米秸稈為犧牲劑的光催化制氫研究 67
4.2.1 玉米秸稈為犧牲劑光催化制氫實驗 67
4.2.2 光催化制氫結(jié)果分析 68
4.3 玉米秸稈光催化制氫體系對制氫的影響因素 78
4.3.1 天然玉米秸稈反應(yīng)條件優(yōu)化[9] 80
4.3.2 玉米秸稈中不同組分對光催化制氫的影響 82
4.3.3 pH對玉米秸稈反應(yīng)體系制氫性能影響與機(jī)理 86
4.3.4 常見陰陽離子對玉米秸稈制氫反應(yīng)體系的影響與機(jī)理 89
4.3.5 小結(jié) 93
參考文獻(xiàn) 95
第5章 玉米秸稈犧牲劑改性及光催化制氫性能分析 96
5.1 玉米秸稈改性方法 96
5.1.1 物理法 96
5.1.2 化學(xué)法 97
5.1.3 生物法 98
5.1.4 組合法 98
5.2 酸改性法制氫性能分析 99
5.2.1 酸改性材料制備方法 99
5.2.2 酸改性材料表征及性能分析[17] 101
5.3 堿改性法制氫性能分析 111
5.3.1 堿改性材料制備方法 111
5.3.2 堿改性材料表征及性能分析 112
5.4 非金屬改性制氫性能分析 122
5.4.1 氮元素改性玉米秸稈方法 122
5.4.2 磷元素改性玉米秸稈方法 123
5.4.3 硫元素改性玉米秸稈方法 123
5.4.4 非金屬改性材料表征及性能分析[27] 124
5.5 尿素改性條件光催化制氫影響研究 135
5.5.1 尿素改性材料制備方法 135
5.5.2 尿素改性材料表征及性能分析[28] 135
5.6 小結(jié) 144
參考文獻(xiàn) 145
第6章 玉米秸稈衍生物生物炭復(fù)合材料制備及制氫性能 148
6.1 TiO2/Pt/生物炭復(fù)合光催化材料的制備及其在不同光源下光催化分解水制氫性能研究 148
6.1.1 材料的制備 148
6.1.2 光催化制氫方法 150
6.1.3 不同光源下光催化分解水制氫性能分析[1] 150
6.1.4 TiO2/Pt/生物炭復(fù)合材料的表征 152
6.1.5 TiO2/Pt/生物炭復(fù)合材料光電特性分析 157
6.2 Cu2+、生物炭共摻雜的TiO2/Pt復(fù)合光催化材料制備及制氫性能研究 159
6.2.1 光催化材料制備方法 159
6.2.2 光催化材料表征及性能分析 161
6.3 碳球摻雜Cu2+耦合2Dg-C3N4/WO3/生物炭復(fù)合材料的制備及其不同光源光催化分解水制氫性能研究 173
6.3.1 復(fù)合材料制備及方法 173
6.3.2 不同光源下光催化分解水制氫性能分析[5] 175
6.3.3 碳球摻雜Cu2+耦合2D g-C3N4/WO3/生物炭復(fù)合材料的表征 178
6.4 小結(jié) 185
參考文獻(xiàn) 186
第7章 玉米秸稈衍生物碳微球復(fù)合材料的制備及制氫性能 188
7.1 2D g-C3N4/WO3-碳微球復(fù)合材料的制備及其在不同光源下光催化分解水制氫性能研究 188
7.1.1 材料的制備及方法 188
7.1.2 不同光源下光催化分解水制氫性能分析 190
7.1.3 2D g-C3N4/WO3/碳微球復(fù)合材料的表征 193
7.2 CdS/g-C3N4-玉米秸稈衍生物碳微球復(fù)合材料制備及不同光源光催化分解水制氫性能研究 206
7.2.1 材料的制備及方法 207
7.2.2 不同光源下光催化分解水制氫性能分析 208
7.2.3 CdS/g-C3N4-碳微球復(fù)合材料的表征 210
7.3 小結(jié) 220
參考文獻(xiàn) 221
第8章 玉米秸稈衍生物類石墨烯復(fù)合材料的制備及制氫性能 222
8.1 材料的制備及方法 222
8.1.1 催化劑的制備 222
8.1.2 光催化制氫方法 223
8.2 不同光源下光催化分解水制氫性能分析 223
8.3 TiO2/WO3/類石墨烯復(fù)合材料的表征 225
8.3.1 表觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)分析 225
8.3.2 TiO2/WO3/類石墨烯復(fù)合材料光電特性分析 231
8.3.3 TiO2/WO3/類石墨烯復(fù)合材料光催化分解水制氫機(jī)理分析 234
8.4 小結(jié) 236
參考文獻(xiàn) 236
第9章 太陽光驅(qū)動玉米秸稈制氫因素與綜合分析 238
9.1 太陽光催化制氫性能分析 238
9.1.1 復(fù)合材料制備方法 240
9.1.2 反應(yīng)器吸收太陽光輻照強(qiáng)度變化 241
9.1.3 輻照強(qiáng)度對制氫量的影響 243
9.1.4 反應(yīng)溫度對制氫的影響與規(guī)律 244
9.1.5 可見光波段與全光波段的制氫性能對比 245
9.2 太陽光與模擬光制氫性能對比分析 246
9.3 小結(jié) 247
參考文獻(xiàn) 248