热力发电

2025, v.54;No.462(05) 25-32

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光热协同分解水体系中金属掺杂氧化铈催化剂的制氢性能研究
Study on hydrogen production performance of metal-doped ceria catalysts in photo-thermochemical water splitting systems

张志银,胡慧敏,何正光,杨洁,颜凯,张博涵,温昶

摘要(Abstract):

针对光反应和热反应依次进行的光热协同分解水制氢技术,以溶胶凝胶法合成的CeO_2及其金属掺杂催化剂为研究对象,实验测试了3种元素(Fe、Cu、Zn),3个比例(5%、10%、15%)掺杂CeO_2催化剂的光反应生成氧空位和热反应产氢的效果。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、电子顺磁共振(EPR)、光致发光(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、感应耦合等离子体(ICP)、BET比表面积测试法(BET)等手段对金属掺杂催化剂进行表征分析。研究结果表明:10%Cu掺杂CeO_2光热制氢效果最好,这是因为Cu纳米颗粒具有最小的尺寸,导致Cu掺杂CeO_2催化剂具有最小的禁带宽度,从而能够吸收更高能量的光子,增强了光吸收能力,提升了光生载流子的分离和结合速率,有利于形成光生氧空位,从而增强了热反应过程中分解水制氢的能力。

关键词(KeyWords): 氧空位;掺杂;光热循环;电解水;产氢

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家重点研发计划项目(2022YFB4003801);; 国家自然科学基金面上项目(52076091);; 中国电力建设股份有限公司科技项目(DJ-ZDXM-2023-16)~~

作者(Author): 张志银,胡慧敏,何正光,杨洁,颜凯,张博涵,温昶

DOI: 10.19666/j.rlfd.202408195

参考文献(References):

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