金屬硫化物基復(fù)合光催化劑制備及性能研究.pdf

1、全球性的能源短缺、愈演愈烈的環(huán)境污染以及氣候問題，已經(jīng)是這個世紀(jì)人類所面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題。隨著人類社會對于不可再生化石能源的依賴越來越重，安全潔凈可再生的新型能源越來越被人類社會所急需。太陽能是最豐富的、取之不盡的清潔能源，利用高效的催化劑可以將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，在催化水分解、催化污染物降解等方面極具潛在應(yīng)用前景。但是目前常用光催化劑皆為貴金屬，成本高昂，難以推廣。非貴金屬基光催化劑由于其價格低廉，儲量豐富，且經(jīng)過合理的設(shè)計和優(yōu)化

2、，在性能上能達(dá)到比肩Pt、Pd等貴金屬催化劑的優(yōu)點，獲得了催化工業(yè)研究者的廣泛關(guān)注。過渡金屬硫化物由于其獨特的電化學(xué)性質(zhì)，在電子傳輸方面有獨到的優(yōu)勢，但是普通的過渡金屬硫化物的可見光響應(yīng)范圍很窄、光生電子-空穴對極易復(fù)合且量子產(chǎn)率低。故此，如何通過對料的選取、設(shè)計和調(diào)控來克服其缺點是光催化走向應(yīng)用并發(fā)揮其社會價值的關(guān)鍵性問題。CdS是一種極優(yōu)秀的半導(dǎo)體光催化劑，其能帶間隙為2.5 eV，應(yīng)用價值很高，但是其本身電子-空穴對的復(fù)合使其催化

3、性質(zhì)受到極大限制。因此，本文通過對過渡金屬M(Fe、Co、Ni)硫族化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)控，同時與CdS進(jìn)行復(fù)合，形成CdS/MxSy復(fù)合光催化劑，其光催化性質(zhì)得到極高提升，且能達(dá)到或超越Pt等貴金屬的水平。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以硫酸亞鐵銨和硫脲為原料，利用三元溶劑水熱法制備一維線型FexSy前驅(qū)體，然后于惰性氣體氛圍下高溫退火，得到一維線型Fe7S8，通過與CdS QDs的復(fù)合，得到復(fù)合光催化劑并研究了其光催化水分解的性

4、質(zhì)。制備過程中的硫源種類、鐵源與硫源的摩爾比、退火溫度、產(chǎn)物形貌以及其與CdS QDs的質(zhì)量比均對復(fù)合光催化劑的產(chǎn)氫性能產(chǎn)生較大影響。優(yōu)化試驗條件之后最佳催化性質(zhì)為519.6μmol h-1，優(yōu)于同條件下的Pt的催化性質(zhì)。⑵以醋酸鎳為原料，使用簡單的高壓水熱法制備海膽狀Ni3S2納米材料，然后采用二次水熱法，以葡萄糖為原料，制備成Ni3S2@C非貴金屬助催化劑。該復(fù)合材料與CdS結(jié)合，成為新型高效光催化劑。經(jīng)過對該催化劑的催化活性考察，