Фотокаталитическое Получение водорода из раствора этанола при помощи диоксида титана

Заказать уникальную курсовую работу
Тип работы: Курсовая работа
Предмет: Химия
  • 1010 страниц
  • 15 + 15 источников
  • Добавлена 23.06.2021
800 руб.
  • Содержание
  • Часть работы
  • Список литературы
  • Вопросы/Ответы
СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3
Глава 1. Литературный обзор 4
1.1. Принцип действия полупродниковых катализаторов в процессах получения водорода 4
1.2. Диоксид титана и его модификации 5
1.3. Механизм фотокаталитического разложения воды на полупродниковых катализаторах 6
Заключение 8
Список литературы 9

Фрагмент для ознакомления

К сожалению, применение чистого диоксида титана в солнечной энергетике затруднено по причине высокой ширины запрещенной зоны, поэтому он и его допированные аналоги используются как носители для нанесенных катализаторов.Рассмотрен механизм фотокаталитического разложения воды на полупродниковых катализаторах. Для эффективной работы таких катализаторов налагаются определенные ограничения как на ширину их запрещенной зоны, так и положение дна зоны проводимости и потолка валентной зоны.Список литературы1. Козлова Е.В. Гетерогенные полупроводниковые фотокатализаторы процессов получения водорода из водных растворов доноров электронов. / Е.В. Козлова, В.Н. Пармон. // Успехи химии. – 2017. – Т. 86. – N. 9. –С. 870-906.2.Parmon V.N. Chemistry for the Energy Future. / V.N. Parmon, H. Tributsch, A.V. Bridgwater, D.O.Hall. – Oxford: Blackwell, 1999. – 256 p.3. Гретцель М.Энергетические ресурсы сквозь призму фотохимии и катализа. / М. Гретцель. – М.: Мир, 1986. – 632 с.4. KondaridesD.I.Hydrogen production by photo-induced reforming of biomass components and derivatives at ambient conditions. /D.I.Kondarides, V.M.Daskalaki, A.Patsoura, X.E.Verykios. // Catal. Lett. – 2008. – V. 122. – P. 26-32.5.Hitoki G. Ta3N5 as a novel visible light-driven photocatalyst (λ<600 nm). /G. Hitoki, A. Ishikawa, T. Takata, J.N. Kondo, M. Hara, K.Domen. // Chem. Lett. –2002. – V. 31. – P. 736-737.6.SunT. Enhanced hydrogen evolution from water splitting using Fe-Ni codoped and Ag deposited anatase TiO2 synthesized by solvothermal method. / T. Sun, E. Liu, X. Liang, X. Hu, J. Fan. // Appl. Surf. Sci. – 2015. – V. 347. – P. 696-705.7. Цидильковский И.М. Электроны и дырки в полупроводниках. Энергетический спектр и динамика. / И.М. Цидильковский. – М.: Наука, 1972, - 640 с.8. Zhu J. Nanostructured materials for photocatalytic hydrogen production./ J.Zhu, M.Zäch. //Curr. Opin. ColloidInterfaceSci. – 2009. – V. 14. – P. 260-269.9.КозловаЕ.В. Фотокаталитическое разложение воды на кислород и водород. / Е.В. Козлова, Т.П. Коробкина. // Конкурс молодежныхпоисковыхпроектовИнститутакатализаим. Г. К. БоресковаСОРАН, 2007 г. Онлайн-доступ: http://snm.catalysis.ru/resources/snm/mpp2007/fr06.pdf (дата обращения 23.05.2021).10. Куренкова А.Ю. Влияние реакционных условий на скорость полученияводорода в водных растворах глицеринана фотокатализаторах Pt/TiO2. / А.Ю. Куренкова, Е.А. Козлова, В.В. Каичев. // Кинетика и катализ. – 2020. – Т. 61. – № 6. – С. 812-817.11. Puga A.V. Photocatalytic production of hydrogen from biomass-derived feedstocks. / A.V. Puga. //Coordination Chemistry Reviews. – 2016. – V. 315. – P. 1-66.12. Asahi R. Visible-light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides. / R.Asahi, T.Morikawa, T.Ohwaki, K.Aoki, Y.Taga. // Science. – 2001. – V. 293. – N. 5528. – P. 269-271.13. Chen X. Black titanium dioxide (TiO2) nanomaterials. / X.Chen, L.Liu, F.Huang.//Chemical Society Reviews. – 2015. – V. 44. – N. 7. – P. 1861-1885.14.LiX. Engineering heterogeneous semiconductors for solar water splitting. /X.Li, J.Yu, J.Low, Y.Fang, J.Xiao, X.Chen. // J. Mater. Chem. A. –2015. – V. 3. – P. 2485-2534.15. Замараев К.И. Возможные пути и перспективы создания фотокаталитических преобразователей солнечной энергии. /К.И.Замараев, В.Н. Пармон.//Успехи химии. – 1980. – Т. 49. – №. 8. – С. 1457-1497.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Козлова Е.В. Гетерогенные полупроводниковые фотокатализаторы процессов получения водорода из водных растворов доноров электронов. / Е.В. Козлова, В.Н. Пармон. // Успехи химии. – 2017. – Т. 86. – N. 9. – С. 870-906.
2. Parmon V.N. Chemistry for the Energy Future. / V.N. Parmon, H. Tributsch, A.V. Bridgwater, D.O. Hall. – Oxford: Blackwell, 1999. – 256 p.
3. Гретцель М. Энергетические ресурсы сквозь призму фотохимии и катализа. / М. Гретцель. – М.: Мир, 1986. – 632 с.
4. Kondarides D.I. Hydrogen production by photo-induced reforming of biomass components and derivatives at ambient conditions. / D.I. Kondarides, V.M. Daskalaki, A. Patsoura, X.E. Verykios. // Catal. Lett. – 2008. – V. 122. – P. 26-32.
5. Hitoki G. Ta3N5 as a novel visible light-driven photocatalyst (λ<600 nm). / G. Hitoki, A. Ishikawa, T. Takata, J.N. Kondo, M. Hara, K.Domen. // Chem. Lett. – 2002. – V. 31. – P. 736-737.
6. Sun T. Enhanced hydrogen evolution from water splitting using Fe-Ni codoped and Ag deposited anatase TiO2 synthesized by solvothermal method. / T. Sun, E. Liu, X. Liang, X. Hu, J. Fan. // Appl. Surf. Sci. – 2015. – V. 347. – P. 696-705.
7. Цидильковский И.М. Электроны и дырки в полупроводниках. Энергетический спектр и динамика. / И.М. Цидильковский. – М.: Наука, 1972, - 640 с.
8. Zhu J. Nanostructured materials for photocatalytic hydrogen production. / J. Zhu, M. Zäch. // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. – 2009. – V. 14. – P. 260-269.
9. Козлова Е.В. Фотокаталитическое разложение воды на кислород и водород. / Е.В. Козлова, Т.П. Коробкина. // Конкурс молодежных поисковых проектов Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, 2007 г. Онлайн-доступ: http://snm.catalysis.ru/resources/snm/mpp2007/fr06.pdf (дата обращения 23.05.2021).
10. Куренкова А.Ю. Влияние реакционных условий на скорость получения водорода в водных растворах глицерина на фотокатализаторах Pt/TiO2. / А.Ю. Куренкова, Е.А. Козлова, В.В. Каичев. // Кинетика и катализ. – 2020. – Т. 61. – № 6. – С. 812-817.
11. Puga A.V. Photocatalytic production of hydrogen from biomass-derived feedstocks. / A.V. Puga. // Coordination Chemistry Reviews. – 2016. – V. 315. – P. 1-66.
12. Asahi R. Visible-light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides. / R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y.T aga. // Science. – 2001. – V. 293. – N. 5528. – P. 269-271.
13. Chen X. Black titanium dioxide (TiO2) nanomaterials. / X. Chen, L. Liu, F. Huang. //Chemical Society Reviews. – 2015. – V. 44. – N. 7. – P. 1861-1885.
14. Li X. Engineering heterogeneous semiconductors for solar water splitting. / X. Li, J. Yu, J. Low, Y. Fang, J. Xiao, X. Chen. // J. Mater. Chem. A. – 2015. – V. 3. – P. 2485-2534.
15. Замараев К.И. Возможные пути и перспективы создания фотокаталитических преобразователей солнечной энергии. / К.И. Замараев, В.Н. Пармон. // Успехи химии. – 1980. – Т. 49. – №. 8. – С. 1457-1497.

Вопрос-ответ:

В чем заключается принцип действия полупродниковых катализаторов в процессах получения водорода?

Полупроводниковые катализаторы применяются для получения водорода из растворов, таких как этанол, путем применения фотокаталитического разложения. Это происходит благодаря взаимодействию света с полупроводниковым материалом, который действует как катализатор, активируя реакцию разложения этанола и выделения водорода. Диоксид титана является одним из наиболее распространенных полупроводниковых катализаторов, применяемых в этом процессе.

Какие модификации диоксида титана существуют и как они влияют на процесс фотокаталитического разложения воды?

Диоксид титана может быть модифицирован различными способами, включая добавление различных примесей и изменение его структуры. Эти модификации могут влиять на активность и эффективность катализатора в процессе фотокаталитического разложения воды. Некоторые из модификаций диоксида титана, такие как наночастицы, можно увеличить его поверхность и повысить эффективность фотокаталитической реакции. Другие модификации могут улучшить его способность поглощать свет и ускорять процесс разложения воды.

Каков механизм фотокаталитического разложения воды на полупроводниковых катализаторах?

Механизм фотокаталитического разложения воды на полупроводниковых катализаторах включает несколько этапов. Сначала свет воздействует на полупроводниковый материал, вызывая генерацию электрон-дырочных пар. Электроны перемещаются на поверхность материала, где они реагируют с молекулами воды, приводя к разложению и выделению водорода. Дырки, в свою очередь, реагируют с электронами валентной зоны, чтобы сохранить электрическую нейтральность. Этот процесс поддерживает фотокаталитическую реакцию и позволяет эффективно получать водород из растворов.

Чем является диоксид титана?

Диоксид титана - это полупроводниковый материал, который находит применение в солнечной энергетике и фотокаталитических процессах.

Каков принцип действия полупроводниковых катализаторов в процессах получения водорода?

Полупроводниковые катализаторы, такие как диоксид титана, могут поглощать солнечный свет и использовать его энергию для расщепления воды на водород и кислород.

Почему применение чистого диоксида титана в солнечной энергетике затруднено?

Применение чистого диоксида титана затруднено из-за его высокой ширины запрещенной зоны, что ограничивает его способность поглощать солнечный свет и эффективно использовать его энергию.

Какие модификации диоксида титана существуют?

Существует несколько модификаций диоксида титана, включая анатаз, рутил и брукит. Каждая из них обладает различными свойствами и активностью в фотокаталитических процессах.

Каков механизм фотокаталитического разложения воды на полупроводниковых катализаторах?

Механизм фотокаталитического разложения воды на полупроводниковых катализаторах включает поглощение фотонов света катализатором, генерацию электрон-дырочных пар и последующую реакцию разложения воды на водород и кислород под действием этих пар.

Какие катализаторы используются для получения водорода из раствора этанола?

Для получения водорода из раствора этанола используются полупроводниковые катализаторы, такие как диоксид титана и его модификации.