Реферат
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Водород как энергоноситель 5
1.2 Методы получения водорода 5
1.3 Механизм фотокаталитического разложения воды 8
1.4 Применение композита «феррит иттрия - нитрид углерода» в качестве
фотокатализатора 10
1.5 Исследование оптимального метода получения графитоподобного нитрида
углерода 12
1.6 Исследование оптимального метода получения чистого и замещенного
феррита иттрия 13
1.7 Методика получения композита «феррит иттрия - нитрид углерода» 15
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Синтез чистого и замещенного эрбием феррита иттрия 16
2.2 Исследование магнитных свойств полученных ферритов 17
2.3 Синтез графитоподобного нитрида углерода и его композитов с чистым и
замещенным ферритом иттрия 17
2.4 Определение ширины запрещенной зоны 18
2.5 Исследование фотокаталитической активности 18
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Результаты рентгенофазового анализа 20
3.2 Результаты определения ширины запрещенной зоны образцов 22
3.3 Результаты измерения магнитных свойств образцов 23
3.4 Результаты исследования фотокаталитической активности 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 27
ABSTRACT 30
ПРИЛОЖЕНИЯ 31
Начиная с 1920-х годов в качестве источников энергии активно изучались и совершенствовались возобновляющиеся или, как принято говорить, возобновляемые источники энергии. Сейчас существует несколько видов такой энергии, среди которых: солнечная, геотермальная, гидро- и биоэнергия, энергия ветра и океана.
Причинами перехода на возобновляемую энергию в первую очередь является ее экологичность и доступность. Большой интерес представляет собой возможность использования солнечного излучения для получения электрической и тепловой энергии, а также для обеспечения проведения фотогенерируемых и фотокатализируемых процессов.
В настоящее время широко изучается потенциал использования энергии Солнца для обеспечения фотокаталитического разложения воды с получением водорода, который, в свою очередь, тоже является экологичным энергоносителем. Для активации процесса разложения воды используют различные фотокатализаторы.
Главное требование к фотокатализатору - чтобы потенциал, образующийся под воздействием фотона и обусловленный образованием системы электрон-дырка, лежал в диапазоне потенциала реакции разложения воды. Это требование соблюдается при использовании фотокатализаторов на основе графитоподобного нитрида углерода, а создание его композитов позволяет сделать процесс более эффективным, предотвращая рекомбинацию электрона и дырки.
Подходящей зонной структурой обладают фотокатализаторы на основе системы феррит иттрия - нитрид углерода (УБеОз/д-СзЫд), обеспечивающие высокие светопоглощающие свойства, эффективный перенос заряда и имеющие подходящие зонные структуры компонентов для обеспечения разделения заряда.
Цель работы: разработка полупроводникового композитного материала, выступающего в роли фотокатализатора в реакции восстановления воды с получением водорода.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:
• исследование методов синтеза композита и его компонентов: графитоподобного нитрида углерода, чистого и легированного магнитными ионами феррита иттрия;
• идентификация полученных материалов и исследование их физикохимических свойств;
• исследование фотокаталитической активности нитрида углерода и
полученных композитов на его основе.
По результатам проведенного исследования сформулированы следующие выводы.
1) Использование золь-гель метода для получения чистого и замещенного ионами Er3+ феррита иттрия позволяет получить монофазный материал с решеткой ромбического феррита иттрия o-YFeOs.
2) Легирование феррита иттрия ионами Er3+ позволяет изменить его магнитные характеристики и тем самым увеличить способность к намагничиванию. Также замещение способствует уменьшению ширины запрещенной зоны оксидного материала, что делает более эффективными фотокаталитически активные композиты на его основе.
3) Получение композитов графитоподобного нитрида углерода с ферритом иттрия также позволяет уменьшить ширину запрещенной зоны материала.
4) Фотокаталитическая активность композитов не отличается от активности нитрида углерода в реакции разложения воды. Причиной может быть недостаточное уменьшение запрещенной зоны композита при низком содержании феррита в его составе.
Таким образом, композит «феррит иттрия - нитрид углерода» является магнитным фотокатализатором, обладающим химической стойкостью и термической стабильностью. Дальнейшее исследование свойств композита позволит создать фотокатализатор для реакции разложения воды с получением водорода. Снижение ширины запрещенной зоны позволит проводить данный процесс под воздействием солнечного излучения, а наличие магнитный свойств позволит легко отделять катализатор от смеси и использовать его многократно.
