硫化锌基可见光催化剂的制备及其性能研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ericlin1985
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二十一世纪人类发展面临着日益增长的能源需求同日益枯竭化石能源之间的矛盾,氢能具有清洁、高效、可储存和运输等特点,是具有良好前景的新能源,在众多的制氢技术中,半导体光催化技术因能利用太阳能分解水制氢而备受关注。ZnS属Ⅱ-Ⅵ族过渡金属硫化物材料,被广泛用作光催化剂材料,但3.6-3.8 eV的宽禁带影响了其对太阳能的利用,限制了可能的应用前景。本论文以开发高效、稳定的ZnS基可见光催化剂为目标,通过对ZnS进行复合改性,基于立方ZnS和六方ZnS分别制备Cu2ZnSnS4/ZnS和LaCO3OH/ZnS硫化锌基复合催化剂,以Na2S + Na2SO3为空穴牺牲试剂,考察其可见光催化分解水制氢的性能,探究可能的构效关系,得到下列结论:(1)采用二次水热法合成了 Cu2ZnSnS4-ZnS复合催化剂,立方ZnS复合了 0.1%Cu2ZnSnS4(CZTS)后,可见光催化活性显著提高,产氢速率为426μmol g-1h-1,表观量子效率为0.68%,较立方ZnS约提高了 26倍。复合样品中CZTS纳米片紧密镶嵌在1μm左右的ZnS微球上,有利于光生电荷的界面分离,ZnS复合了 CZTS后,样品的光谱吸收范围红移,光电流增强,光电阻抗降低,促进了光生电荷的有效分离,提高了复合样品的可见光催化活性。(2)采用水热法合成了 LaCO3OH/ZnS复合光催化剂,六方ZnS复合了14.4%LaCO3OH(La)后,样品的可见光催化活性最好,六小时产氢总量约为63μmol g-1,约是单纯ZnS的6.3倍。复合样品中六方ZnS纳米片生长在LaCO3OH纳米棒上,六方ZnS复合LaCO3OH后样品的光电流增强,光电阻抗降低,S缺陷增多,反应位点增多,电子空穴能够更加有效分离,光催化活性得以提高。
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