金屬硫化物-石墨烯的室溫固相合成和光催化制氫性能研究.pdf

1、能源短缺與環(huán)境污染是人類(lèi)進(jìn)入二十一世紀(jì)來(lái)所面臨的重大問(wèn)題,當(dāng)前社會(huì),傳統(tǒng)的化石燃料隨著能源需求的指數(shù)式增長(zhǎng)已呈現(xiàn)供不應(yīng)求的趨勢(shì),另一方面,因大量消耗化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w使溫室效應(yīng)日益加劇。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,低能耗、低污染為基礎(chǔ)的“低碳型經(jīng)濟(jì)”正成為全球研究的熱點(diǎn)。隨著科學(xué)研究深入,氫能以其無(wú)污染、熱值高且貯存方便等優(yōu)勢(shì)被視為最理想的替代能源。光催化反應(yīng)作為一種新開(kāi)發(fā)的制備氫能技術(shù),擁有無(wú)二次污染,條件溫和、速度快和降解有機(jī)物完全等

2、優(yōu)越性能,因此利用半導(dǎo)體化合物通過(guò)光催化分解水產(chǎn)氫受到了人們的普遍關(guān)注。
　　在本文中,我們通過(guò)一步合成室溫固相法制備出一種硫化鎘/石墨烯納米復(fù)合材料,并對(duì)其做了以下表征和測(cè)試:X射線衍射分析、透射電子顯微分析、傅里葉變換紅外光譜分析、紫外-可見(jiàn)光漫反射光譜分析和可見(jiàn)光催化分解水產(chǎn)氫活性分析。結(jié)果表明,復(fù)合材料中的石墨烯有效阻止了硫化鎘的團(tuán)聚,增大了其比表面積,且適量的石墨烯可大幅增加復(fù)合物的催化活性。產(chǎn)物中,硫化鎘與石墨烯的最佳

3、質(zhì)量比為2.0 wt％,此時(shí)以三乙醇胺為犧牲劑,在0.5 wt%貴金屬Pt的共催化作用下復(fù)合物的可見(jiàn)光催化水解制氫速率可達(dá)1.096 mmol·h-1。進(jìn)而證明了石墨烯作為半導(dǎo)體納米材料的良好載體,不僅可以提高硫化鎘的分散程度,更可加快光生電荷的遷移速率,提高復(fù)合材料的催化活性和光穩(wěn)定性。這一研究揭示了石墨烯作為半導(dǎo)體材料載體在能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域,尤其是光催化分解水制氫方面的潛在應(yīng)用。
　　在此基礎(chǔ)上,我們通過(guò)陰(陽(yáng))離子摻雜的方法對(duì)硫

4、化鎘/石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行改性,對(duì)所制得的催化劑做了以下表征和測(cè)試:X射線衍射分析、透射電子顯微分析、紫外-可見(jiàn)光漫反射光譜分析和可見(jiàn)光催化分解水產(chǎn)氫活性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),摻雜陽(yáng)離子 Zn2+制備的硫化物/石墨烯復(fù)合材料的可見(jiàn)光催化水解制氫速率有小幅提高,然而摻雜陰離子 Cl-和 Br-制備的硫化物/石墨烯復(fù)合材料其相應(yīng)性能被減弱。因此,適當(dāng)摻雜陽(yáng)離子可擴(kuò)寬復(fù)合材料對(duì)光的響應(yīng)范圍,進(jìn)一步提高復(fù)合材料光催化水產(chǎn)氫效率,這也為今后合成更復(fù)雜的硫