周云龙，孙 萌，于 腾，王 健

玉米秸秆牺牲剂对TiO2/Pt/生物炭光催化水制氢性能的影响

周云龙，孙 萌，于 腾，王 健

（东北电力大学能源与动力工程学院，吉林 132012）

采用光沉积法、水热合成法制备出TiO2/Pt/生物炭复合光催化剂，以玉米秸秆悬浮液作为牺牲剂，考察了不同质量分数玉米秸秆对光催化分解水制氢性能的影响。通过X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）、X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）和紫外可见漫反射光谱（UV-Visible diffuse reflectance spectra，UV-Vis DRS）等表征手段进一步论证了复合催化剂结构特征。结果表明，随着玉米秸秆质量分数的增大，光催化体系的制氢量展现出先增大后降低的变化趋势。当玉米秸秆质量分数为30%时，TiO2/Pt/生物炭复合材料制氢性能最佳，制氢速率达到225mol/(g·h)，是单纯TiO2/Pt的11.2倍。其原因在于玉米秸秆分子组成中含有大量的醛基自由基，在光催化过程中被激发，与空穴发生氧化反应，提高了光催化制氢效率。此外，TiO2/Pt/生物炭光催化制经过5次重复利用后，制氢量仍为900mol/g，具有较高的光稳定性。

催化剂；生物炭；牺牲剂；制氢；玉米秸秆

0 引 言

随着中国农村生活能源结构的变化与集约化生产的发展，秸秆逐步从传统的农业原料演变成一种无用的负担物[1]。每年至秋收时节，玉米秸秆大量囤积，焚烧现象屡禁不止[2]。燃烧产生的CO、CO2和颗粒物等污染物严重破坏环境空气质量，与煤炭排放的温室气体结合在一起极易引起严重的呼吸道疾病，为人类的生活带来巨大的安全隐患[3]。近年来，玉米秸秆资源化利用的主要方法有秸秆机械化还田、制取沼气、提取生物炭、光催化等[4]。……