石墨烯改性ZnIn2S4可見(jiàn)光下分解水制氫的研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)化石燃料的不斷消耗，能源問(wèn)題及環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，人類(lèi)對(duì)清潔可再生新能源的開(kāi)發(fā)越來(lái)越迫切。光催化分解水制氫技術(shù)是有效地解決這些問(wèn)題最具潛力的方法之一。而如何制備出高效、對(duì)可見(jiàn)光吸收強(qiáng)且穩(wěn)定性好的光催化劑成為光催化分解水制氫的關(guān)鍵。本文選用最具潛力的納米材料ZnIn2S4作為光催化劑，通過(guò)In含量調(diào)變、石墨烯改性對(duì)其光解水制氫性能進(jìn)行研究，并將最優(yōu)催化劑進(jìn)行了光催化降解污染物并同時(shí)分解水制氫的研究。研究?jī)?nèi)容主要有：
　　采用水

2、熱法合成了不同銦含量的ZnInxS4（x=1.6、2.0、2.3、2.6、2.9、3.1）催化劑。表征結(jié)果表明，隨著銦含量的增加，催化劑的晶粒尺寸先減小后增大，比表面積和總孔容積先增大后減小，吸收波長(zhǎng)逐漸增大，光生電子空穴對(duì)的分離效能先增強(qiáng)后減弱。此外，銦含量對(duì)催化劑表面形貌有顯著影響。光催化活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，光催化制氫速率隨銦含量的增加先升高后降低，當(dāng)x=2.3時(shí)，制氫速率最大為363μmol/(g·h)。
　　采用醇熱法合成了

3、不同石墨烯尺寸的ZnIn2S4/石墨烯催化劑。表征結(jié)果表明，通過(guò)差速離心法能分離出不同尺寸（k）的石墨烯，在2000r/min以下、2000-4000、4000-6000、6000-8000以及8000-10000r/min轉(zhuǎn)速得到的尺寸分別是12-18μm、7-12μm、5-7μm、3-5μm以及1-3μm；隨著石墨烯尺寸的減小，催化劑的晶粒尺寸先減小后增大，比表面積和總孔容積先增大后減小，吸收波長(zhǎng)逐漸增大，光生電子空穴對(duì)的分離效能先

4、增強(qiáng)后減弱。此外，石墨烯尺寸對(duì)催化劑表面形貌也有顯著影響。光催化活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，光催化制氫速率隨石墨烯尺寸的減小先增大后減小，當(dāng)k=5-7μm時(shí)，在無(wú)Pt做助催化劑的條件下，制氫速率最大為40.85μmol/(g·h)。
　　采用醇熱法合成了不同石墨烯含量（0.05％、0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%）的ZnIn2S4/石墨烯催化劑。表征結(jié)果表明，隨著石墨烯含量的增加，催化劑的晶粒尺寸先減小后增大，比表面積和總孔

5、容積先增加后減小，吸收波長(zhǎng)逐漸增大，光生電子空穴對(duì)的分離效能先增強(qiáng)后減弱。此外，石墨烯含量對(duì)催化劑表面形貌也有顯著影響。光催化活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，光催化制氫速率隨著石墨烯含量的增加先增大后減小。當(dāng)含量為0.2%時(shí)，在無(wú)Pt與有Pt做助催化劑的條件下，制氫速率分別為40.85μmol/(g·h)、603μmol/(g·h)。
　　以有機(jī)胺為犧牲劑對(duì)最優(yōu)催化劑0.2%-ZIS/G-(5-7μm)進(jìn)行了光解水制氫的研究。結(jié)果表明，當(dāng)三乙胺