Введение
Глава 1. Обзор литературы 14
1.1. Принцип действия полупроводниковых ФК в получении водорода 16
1.1.1. Механизм ФК разложения воды на полупроводниковых ФК 18
1.1.2. ФК разложение воды на Н2 и О2 в системах-переносчиках зарядов 19
1.1.3. Образование водорода из водных растворов органических соединений 20
1.1.4. ФК образование водорода в водных растворах неорганических сульфидов 22
1.1.5. Особенности оценки ФК активности различных материалов 23
1.2. Основные типы гетерогенных полупроводниковых ФК получения водорода 25
1.2.1. Сульфид кадмия и твердые растворы сульфидов переходных металлов 28
1.2.2. ФК на основе наноструктурированного диоксида титана 41
1.2.3. Материалы на основе полимерного g-C3N4 47
1.2.4. Композитные материалы 51
1.2.5. ФК разложения воды на водород и кислород 56
1.3. Активация и дезактивация полупроводниковых фотокатализаторов получения водорода 61
1.4. Кинетические зависимости ФК получения водорода в присутствии различных субстратов 1.4.1. ФК образование водорода из водных растворов органических веществ 64
1.4.2. ФК получение водорода в водных суспензиях Na2S и Na2SO3 66
1.4.3. ФК разложение воды в системах-переносчиках зарядов 69
1.4.4. Влияние природы субстрата – донора электронов – на квантовую эффективность получения водорода 69
Глава 2. Материалы и методы 75
2.1. Приготовление ФК 75
2.1.1. Синтез рутила 75
2.1.2. Синтез анатаза 76
2.1.3. Обработка ФК на основе диоксида титана кислотами 76
2.1.4. Приготовление ФК Cd1-xZnxS 77
2.1.5. Приготовление ФК на основе титаната стронция 83
2.1.6. Нанесение платины на поверхность ФК 83
2.2. Физические методы исследования ФК 84
2.2.1. Инструментальные методы исследования 84
2.2.2. Особенности исследования ФК методом РФА 85
2.3. Построение изотерм адсорбции 89
2.3.1. Изотерма адсорбции ДММФ на Pt/TiO2 P25 89
2.3.2. Изотерма адсорбции катионов церия(III) и церия(IV) на Pt/TiO2 P25 89
2.4. Кинетические эксперименты 89
2.4.1. ФК получение Н2 под действием излучения УФ- и видимого диапазона 89
2.4.2. Особенности изучения процесса ФК получения водорода и кислорода из водных растворов Ce2(SO4)3 и Ce(SO4)2 93
2.4.3. Особенности изучения процесса ФК получения водорода из водных растворов ДММФ, ТЭФ и ТМФ 93
2.4.4. Анализ промежуточных продуктов бескислородного ФК разложения ДММФ методом хромато-масс-спектрометрии 93
Глава 3. ФК получение водорода под действием излучения УФ-диапазона из водных растворов органических веществ 96
3.1. ФК получение водорода из водных растворов фосфорорганических веществ 96
3.1.1. ФК получение водорода из воды и водных растворов различных органических веществ 96
3.1.2. Cтехиометрия получения водорода при полном ФК разложении фосфорорганических веществ в водных растворах 98
3.1.3. Механизм ФК образования водорода из водных растворов фосфорорганических веществ 99
3.1.4. Сравнение активности ФК получения водорода 101
3.1.5. Масштабирование процесса ФК получения водорода 105
3.2. Заключение 106
Глава 4. ФК получение водорода и кислорода из водных растворов солей Cе4+/Cе3+ 107
4.1. Исследование возможности ФК получения водорода и кислорода в водных растворах солей церия 107
4.2. Синтез и исследование ФК на основе диоксида титана для получения кислорода и водорода под действием УФ-света 111
4.3. Исследование кинетических зависимостей ФК получения кислорода 121
4.4. Исследование кинетических зависимостей ФК получения водорода 124
4.5. Последовательное получение О2 и Н2 127
4.6. Заключение 131
Глава 5. ФК получение водорода под действием видимого света - неорганические доноры электронов 132
5.1. Синтез и ФК свойства твердых растворов Cdi.xZnxS 133
5.1.1. Характеристики образцов 134
5.1.2. Кинетика ФК получения водорода 138
5.2. Синтез многокомпонентных ФК Cdi xZnxS/Cdi ny(OH)2/e-Zn(OH)2 141
5.3. Синтез композитных ФК на основе CdbxZnxS и ТЮ2 146
5.3.1. Характеризация образцов носителя - диоксида титана 146
5.3.2. Характеризация ФК Cdi xZnxS и Cd0.4Zno.6S/Ti02 148
5.3.3. Исследование активности композитных ФК Cdo.4Zno.6S/Ti02 156
5.3.4. Синтез и исследование композитных ФК Cd!.xZnxS/Ti02 (х = 0.15-0.85), нанесенных на диоксид титана с регулируемой пористостью 159
5.4. ФК CdbxZnxS/ZnS, синтезированные гидротермальным методом 162
5.4.1. Характеризация образцов Cdo.3Zno.7S 162
5.4.2. Активность ФК Cdo.3Zno.7S и Cdo.3Zno.7S Т80 - Т160 164
5.5. ФК CdbxZnxS с со-катализаторами на основе никеля и меди 166
5.5.1. Синтез и исследование ФК CuS/Cd0.3Zno.7S 166
5.5.2. Синтез и исследование ФК Cu/Cdo.3Zno.7S и Cu(OH)2/Cdo.3Zno.7S 173
5.5.3. Синтез ФК NiS/Cdo.3Zno.7S, NizCdo.3Zno.7S1+z, Ni/Cdo.3Zno.7S и Ni(OH)2/Cdo.3Zno.7S 181
5.5.4. Синтез и исследование ФК Me/Cdo.3Zno.7S (Me = Au, Pt, Pd) 186
5.6. Комбинирование различных способов увеличения ФК активности 187
5.7. Заключение 191
Глава 6. ФК получение водорода под действием видимого света - органические доноры электронов .193
6.1. ФК получение водорода из водных растворов глицерина 194
6.2. ФК получение водорода из водных растворов этанола 204
6.2.1. Многокомпонентные ФК на основе Cd1-xZnxS/ZnO/Zn(OH)2, полученные методом двухстадийного синтеза 204
6.2.2. Многокомпонентные ФК на основе Cd1-xZnxS и Zn(OH)2, полученные нанесением гидроксида цинка на поверхность Cd1-xZnxS 217
6.2.3. Нанесение сульфида кадмия на диоксид титана с регулярной пористой структурой 218
6.2.4. ФК Cd1-xZnxS/ZnS, синтезированные гидротермальным методом 219
6.2.5. ФК 1%Pt/CuxS/Cd0.3Zn0.7S и 1%Pt/NiS/Cd0.3Zn0.7S 220
6.3. Сравнение активности ФК образования водорода в присутствии различных субстратов 221
6.3.1. Сравнение активности ФК образования водорода в водных растворах этанола и Na2S/Na2SO3 221
6.3.2. Сравнение активности в ФК образовании водорода в присутствии различных органических доноров электронов 226
6.4. Заключение 227
Глава 7. Исследование процессов активации/дезактивации в ФК получении водорода из водных растворов органических и неорганических доноров электронов 229
7.1. Изучение трансформации ФК 2%Pt/TiO2 Degussa P25 в реакции образования водорода из водных растворов этанола под действием УФ-излучения 229
7.2. Изучение трансформации ФК на основе Pt/Cd1-xZnxS в получении водорода из водных растворов этанола 233
7.2.1. ФК Pt/Cd1-xZnxS/Zn(OH)2/ZnO 233
7.2.2. Изучение трансформации ФК 1% Pt/Cd0.6Zn0.4S/ZnS (T120) 247
7.3. Изучение трансформации ФК на основе Cd1-xZnxS в получении водорода из водных растворов Na2S/Na2SO3 248
7.3.1. Изучение трансформации ФК Cu/Cd0.3Zn0.7S и CuxS/Cd0.3Zn0.7S 248
7.3.2. Изучение трансформации ФК Me/Cd0.3Zn0.7S (Me = Au, Pt, Pd) 254
7.3.3. Изучение трансформации ФК Cd0.4Zn0.6S/TiO2 262
7.3.4. Изучение трансформации ФК Cd0.6Zn0.4S/ZnS и 1%Au/Cd0.6Zn0.4S/ZnS, полученных гидротермальным методом синтеза 263
7.3.5. Примеры влияния фазового состава на стабильность полупроводниковых ФК 266
7.4. Сравнение механизмов дезактивации ФК в получении водорода из водных растворов органических и неорганических доноров электронов 268
7.5. Заключение 269
Глава 8. Исследование механизмов образования водорода из водных растворов органических и неорганических доноров электронов под действием видимого света в присутствии сульфидных ФК 271
8.1. Исследование механизма ФК получения водорода из водных растворов Na2S и Na2SO3 .271
8.1.1. Исследование получения водорода из водных растворов Na2S/Na2SO3 в присутствии ФК Cd0.3Zn0.7S 271
8.1.2. Исследование получения водорода из водных растворов Na2S/Na2SO3 в присутствии ФК 1% CuS/Cd0.3Zn0.7S 275
8.2. Исследование механизма ФК получения водорода из водных растворов глицерина и этанола 284
8.2.1. Исследование механизма ФК получения водорода из водных растворов глицерина 284
8.2.2. Исследование механизма ФК получения водорода из водных растворов этанола 286
8.3. Заключение 290
Выводы 292
Благодарности 295
Список сокращений и обозначений 296
Литература 298
