利用柠檬酸法制备了系列钙钛矿型复合氧化物LaFe1-xCuxO3（x=0～0.07），通过XRD、TEM、UV-VISDRS、XPS和PLS等表征手段对其晶相结构、形貌、吸光特性和表面性质进行了表征，并结合光催化分解水反应评价了其产氢活性。结果表明：柠檬酸法制得的钙钛矿型LaFeO3为纳米级材料，其在紫外一可见光区具有较宽的吸收带，掺杂Cu2+可增强对可见光的吸收；在紫外光的激发下，系列纳米钙钛矿型LaFe1-xCuxO3（X=0～0.07）具有一定的光催化分解水产氢活性，且掺杂Cu抖可在一定程度上提高产
### 掺杂Cu2+对钙钛矿型LaFeO3光催化分解水制氢性能的影响
#### 研究背景与目的
本研究聚焦于钙钛矿型复合氧化物LaFe1-xCuxO3（x=0～0.07）在光催化分解水制氢领域的应用。随着全球能源需求的增长以及对环境保护意识的提高,开发清洁高效的能源转换技术成为研究热点之一。其中,光催化分解水制氢被认为是一种潜在的可持续发展途径,能够将太阳能转化为化学能储存起来。
#### 制备方法与表征手段
该研究采用了柠檬酸法制备一系列钙钛矿型复合氧化物LaFe1-xCuxO3（x=0～0.07）。柠檬酸法是一种简便、成本低廉且易于控制材料粒径的方法,特别适用于制备具有均匀分散性的纳米材料。所制备的样品通过多种表征手段进行了详细分析:
- **X射线衍射(XRD)**:用于确定样品的晶体结构,确保所合成材料符合预期的钙钛矿结构。
- **透射电子显微镜(TEM)**:提供了关于样品微观结构和形貌的信息,有助于了解颗粒大小及其分布情况。
- **紫外-可见漫反射光谱(UV-VIS DRS)**:评估了材料在紫外到可见光区域内的光学吸收特性,这对于理解材料对不同波长光线的响应至关重要。
- **X射线光电子能谱(XPS)**:分析了材料表面元素组成及化学状态,有助于深入了解材料表面性质。
- **光电流光谱(PLS)**:测量了材料在光照条件下的光电流响应,可用于评价材料的光催化活性。
#### 主要发现
1. **纳米级尺寸**:通过柠檬酸法制备的钙钛矿型LaFeO3呈纳米级,这种小尺寸效应有助于提高光催化效率。
2. **宽吸收带**:材料在紫外到可见光区域内表现出较宽的吸收带,这表明材料能够有效地吸收太阳光谱中的大部分能量。
3. **Cu2+掺杂效果**:
- **可见光吸收增强**:通过掺杂Cu2+,材料对可见光的吸收能力得到了显著增强,这为利用更为丰富的太阳光谱资源提供了可能。
- **产氢活性提升**:在紫外光照射条件下,掺杂Cu2+后的钙钛矿型复合氧化物显示出了一定的光催化分解水制氢活性。特别是当Cu2+的摩尔分数为0.05时,产氢活性达到最佳水平。
#### 讨论与意义
通过本研究可以得出,柠檬酸法成功制备了一系列纳米级钙钛矿型LaFe1-xCuxO3复合氧化物,这些材料不仅具有良好的光学吸收性能,而且通过适当的Cu2+掺杂,还可以显著提高其在光催化分解水制氢方面的应用潜力。这一发现对于推动高效、经济可行的太阳能转换技术发展具有重要意义。
综上所述,该研究表明了Cu2+掺杂对于改善钙钛矿型LaFeO3光催化性能的重要作用,并为进一步优化材料体系提供了实验依据和技术支持。未来的研究方向可以进一步探索其他过渡金属离子掺杂的效果,以及通过改变化学成分或制备条件来提高材料的稳定性和产氢效率,从而为实现大规模商业化应用奠定基础。
