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目 录
第一章绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 光解水制氢简述 (4)
1.2.1光催化分解水制氢机理 (4)
1.2.2光解水制氢催化剂 (5)
1.2.3 光解水制氢技术难点 (6)
1.3光催化材料的研究现状 (7)
1.4二氧化钛纳米管的制备和改性 (7)
1.4.1二氧化钛纳米管的制备方法 (7)
1.4.2二氧化钛纳米管的应用 (10)
1.4.3二氧化钛纳米管的改性 (11)
1.5本文的研究内容和意义 (13)
1.5.1研究意义 (13)
1.5.2研究内容 (14)
第二章实验部分 (15)
2.1主要实验试剂和仪器 (15)
2.2分析测试技术 (16)
2.2.1催化剂表征手段： (16)
2.2.2测量光催化结果手段 (17)
2.3实验部分 (18)
2.3.1阳极氧化法制备二氧化钛纳米管 (18)
2.4催化剂的光催化活性评价 (20)
2.4.1二氧化钛纳米管光解甲基橙 (20)
2.4.2二氧化钛纳米管光催化产氢性能 (20)
第三章结果与讨论 (22)
3.1阳极氧化法电解钛片的表征 (22)
3.1.1 NH4F电解液体系： (22)
3.1.2 HF电解液体系 (28)
3.1.3 XRD分析 (30)
3.2催化剂性能 (30)
3.2.1二氧化钛催化光解甲基橙的性能 (30)
3.2.2二氧化钛纳米管光催化分解水制氢的性能： (35)
第四章结论与展望 (36)
4.1主要结论 (36)
4.2研究展望 (36)
参考文献 (38)
致谢 (41)
攻读学位期间发表的学术论文目录 (42)
第一章 绪论
1.1 1.1 引言引言引言
能源是社会经济可持续发展的重要物质基础，是国家经济发展的动力。但是，人类面临着煤、石油等化石能源日益枯竭的危机以及化石能源带来的一系列环境问题，比如著名的温室效应。随着能源危机和环境污染的日益加重，寻找和开发新的可再生能源迫在眉睫。可再生能源包括风能，太阳能，生物能，氢能等。
其中，氢能源与其他能源相比，还具有一系列更加突出的优点：氢的放热效率高，燃烧1克氢可以放出14万焦耳的热量，约为燃烧1克汽油或天然气放热的2.7倍，是石油的3.5倍[1]，并可以循环使用。氢的原料主要是水，在1个水分子中就有两个氢原子，所以资源非常丰富。因为，占地球表面71％的水中都含有大量的氢。氢气在燃烧过程中，除释放出巨大的能量外，产生的废物只有水，不会造成环境污染，因而又被称为“清洁燃料”。氢气的重量轻、密度小、便于运送和携带，容易储藏，与难储存的电相比，优越性更为显著。氢的用途极为广泛，它不但能燃烧生热，而且还可以产生化学能，并作为吸热的工质等。
氢能是一种二次能源，在人类生存的地球上，虽然氢是最丰富的元素，但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质利用后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水(H 2O)，其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。因此要开发利用这种理想的清洁能源，必需首先开发氢源，即研究开发各种制氢的方法。各种矿物燃料制氢是目前制氢的最主要方法，但其储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。其它各类含氢物质转化制氢的方法目前尚处次要地位，有的正在研究开发，但随着氢能应用范围的扩大，对氢源要求不断增加，也不失为一种提供氢源的方法。
其中氢的制备及其燃料电池应用倍受人们关注。2000年以来，我国已先后启动国家863计划“电动汽车”重大专项，国家973计划“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”、“利用太阳能规模制氢的基础研究”和“电动汽车用低成本、高密度蓄电（氢）体系基础科学问题研究”等项目；世界各国相继进行了氢能与燃料电池研究计划，如美国的“FreedomCAR”计划、“加州氢能公路网计划”、“氢燃料行动”（Hydrogen Fuel Initiative ），欧盟的“欧洲智能能源”等，大大促进了氢气制备及燃料电池技术进步。
目前主要的制氢方法有：