【摘 要】
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对于发展可持续能源而言,光催化制氢是非常有前景的技术。如何开发高效,环保和经济的光催化剂引起了越来越多的关注。由于其适当的导带和价带位置,良好的稳定性,无毒性和低成本等特性,TiO2半导体在太阳能驱动水分解制氢领域具有较为明显的优势。但是,TiO2催化剂有两个明显的缺点,即带隙较大和光生载流子易于发生复合,所以其应用受到了限制。据报道,构建异质结是提高TiO2光催化性能的有效措施。另外,在多晶型半
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对于发展可持续能源而言,光催化制氢是非常有前景的技术。如何开发高效,环保和经济的光催化剂引起了越来越多的关注。由于其适当的导带和价带位置,良好的稳定性,无毒性和低成本等特性,TiO2半导体在太阳能驱动水分解制氢领域具有较为明显的优势。但是,TiO2催化剂有两个明显的缺点,即带隙较大和光生载流子易于发生复合,所以其应用受到了限制。据报道,构建异质结是提高TiO2光催化性能的有效措施。另外,在多晶型半导体之间构建相结也是促进空间电荷分离和增强光催化反应的有效措施。特别地,作为构建异质结特殊的方法,用助催化剂(比如贵金属Pt)对TiO2进行表面修饰也是促进光生载流子分离,提供更多活性位点并增强光催化反应速率的有效方法。作为潜在的贵金属替代物,纳米级MoS2材料由于其优异的光学和电子性能而被广泛应用。作为具有高热容量的均质液体反应介质,熔融盐可以为热解反应提供独特的条件,有利于可控地制备超薄的二维材料和其他纳米结构材料。所以,以熔融盐为反应介质,制备出了锐钛矿/金红石混合相TiO2,增强了光催化性能。引入MoS2以后,制备出了同时具有锐钛矿/金红石相结和TiO2-MoS2异质结的光催化剂,进一步增强了光催化活性。
1.通过在熔融的LiCl-KCl中一步热解TiO(OH)2,得到了具有锐钛矿/金红石相结的混合相TiO2纳米颗粒。经研究发现,在锐钛矿和金红石TiO2之间的界面处形成了相结,可有效促进空间电荷的分离。此外,在模拟太阳光下,锐钛矿/金红石混合相TiO2纳米颗粒比纯锐钛矿型TiO2或纯金红石型TiO2表现出更高的光催化制氢活性。实验结果表明,良好的性能是因为锐钛矿/金红石相结的形成。
2.在熔融LiCl-KCl中以TiO(OH)2和(NH4)2MoS4为前驱物一步热解得到了锐钛矿/金红石混合相TiO2纳米颗粒与MoS2纳米片紧密结合的光催化剂。此类TiO2/MoS2复合材料具有均匀的纳米颗粒,增强了对光的吸收能力,促进了光生载流子的分离。此外,TiO2/MoS2复合材料在模拟阳光下表现出优异的光催化制氢能力。尤其是,当MoS2的负载量为5%(质量分数)时,TiO2/MoS2复合材料具有最佳的制氢能力,实现了可与Pt/TiO2相比拟的氢气生产效率。实验结果表明,在制备同时具有锐钛矿/金红石相结和TiO2-MoS2异质结的光催化剂方面,熔融盐具有独特的优势。
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