Pt/TiO2-xNx/SrTiO3光觸媒以提升太陽能光解水產氫速率

TL;DRAbstract

由於自然資源被廣泛地使用而造成能源枯竭，因此再生能源成為具有發展性的替代能源。光催化產氫以太陽能為能量來源、水為原料，是相當有發展性的綠能科技。此外，光催化產氫的過程中幾乎沒有污染產生。因此，藉由光觸媒進行光催化產氫為非常具有潛力來解決環境及能源問題之技術。藉由彙整文獻得知欲提升太陽能光解水之產氫速率，必須要提升光催化活性及光觸媒之光能吸收範圍。\n本研究實驗方法為液相光催化產氫，將光觸媒至水溶液中經由光源照射產生氫氣並計算其產氫速率。於觸媒改質研究前，首先探討操作條件對產氫速率之影響，其操作條件主要包含犧牲劑濃度、反應溫度、固液比、反應pH值及操作時間。經由實驗分析結果找到最佳的反應條件，其結果顯示產氫速率強烈地受到這些參數之影響，因此，選擇適合的反應參數可使觸媒有效地進行光催化產氫反應及降低操作成本。\n 為了延緩電子-電洞對之再結合速率， Pt/TiO2光觸媒被合成並探討氧化/還原處理對觸媒特性及產氫速率之影響。研究結果顯示其產氫速率以氧化處理之光觸媒較還原處理具有更佳之成效。還原處理之光觸媒，其Pt型態為金屬態Pt(0)，此造成TiO2晶相更容易由銳鈦礦轉為金紅石型態，導致其比表面積低於氧化處理之光觸媒。綜合化學型態及光學分析研究，結果發現PtO/TiO2比Pt(0)/TiO2具有更大的能階，且氧化處理之PtO/TiO2光觸媒具備Pt均勻分佈、較低之晶相轉移比例、高比表面積之特性，因此可以有效地提升光催化產氫速率。\n 為了提升光觸媒之光能吸收範圍及增加活性基位，本研究探討鍛燒溫度對Pt/N-doped TiO2觸媒之特性及產氫速率的影響。結果顯示鍛燒溫度強烈地影響Pt/N-doped TiO2的結構、型態、氮摻雜量、比表面積、晶相及光能吸收率。除此之外，鍛燒溫度亦強烈地影響N-doped TiO2的孔洞尺寸。在鍛燒溫度為400 oC時，等溫吸脫附曲線顯示該觸媒為中孔洞型態。經由場發射-穿透式電子顯微鏡分析指出中孔洞的N-doped TiO2為顆粒組成的網狀結構。然而，在高的鍛燒溫度，使得N-doped TiO2的氮摻雜效果變差，進而導致其可見光吸收範圍降低。本研究藉由改變鍛燒環境，在不影響N-doped TiO2之孔洞結構、觸媒晶相、化學組態的情況下，可以有效地改良N-doped TiO2之光學性質，因此具有較佳的可見光吸收範圍並使得太陽能水解產氫之速率提

Chat with Paper

AI Agents for this Paper