摘要
随着环境的污染问题和能源需求的增加，氢气作为一种环境友好型的高容量能源载体备受人们的关注。通过光催化分解水制备氢气将太阳能转化为燃料被认为是最具有发展前途的方法之一。本文主要合成了锰卟啉功能化石墨烯，锰卟啉敏化铁酸铜半导体和曙红敏化铁酸铜半导体的纳米光催化剂，并且系统的研究了制备的光催化剂的光电化学性质以及它们的光催化产氢效率。 本研究主要内容包括：⑴制备了锰卟啉共价功能化的石墨烯。通过TEM，FTIR，Raman，XPS，UV-vis等手段对该复合物进行了表征，结果表明锰卟啉成功的共价连接到了石墨烯表面。荧光淬灭率和光电流的增强进一步说明了锰卟啉和石墨烯之间可以发生高效的电子转移。铂纳米粒子修饰的锰卟啉功能化石墨烯的光催化产氢性能得到很大的提高。此外，把聚乙烯吡咯烷酮(PVP)表面活性剂加入光催化体系，光催化性能进一步得到了提高，这是由于表面活性剂能够抑制催化剂的聚集。本文的研究提供了一个简易合成锰卟啉修饰石墨烯太阳能转化的光催化剂。⑵通过染料敏化的光电化学池可以实现水的分解。光阴极是由锰卟啉敏化铁酸铜上沉积铂纳米粒子构成的。通过透射电镜、X光电子能谱、紫外漫反射等方法对制备的电极进行了表征。研究结果表明铂纳米粒子沉积在 MnTPP/CuFe2O4电极的光电化学池在0 V vs. RHE偏压的条件下，光照2 h后有氢气产生。然而在0 V vs. RHE偏压的条件下，铁酸铜电极的光电化学池上没有氢气的生成。这项工作为探索高效率的光阴极材料提供了简单的思路。⑶通过水热的方法制备了铁酸铜半导体，通过超声法将染料分子曙红(EY)负载到CuFe2O4半导体上。通过透射电镜、X光电子能谱、光电流测试等方法对制备的样品进行表征。研究结果表明在可见光照射下，当曙红的负载量为60%时， CuFe2O4-EY光催化剂的产氢量达到最高。这项工作为以后染料敏化半导体提供了新的策略。
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