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)境污染是人類進入二十一世紀來所面臨的重大問題,當前社會,傳統(tǒng)的化石燃料隨著能源需求的指數(shù)式增長已呈現(xiàn)供不應求的趨勢,另一方面,因大量消耗化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳氣體使溫室效應日益加劇。為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,低能耗、低污染為基礎的“低碳型經(jīng)濟”正成為全球研究的熱點。隨著科學研究深入,氫能以其無污染、熱值高且貯存方便等優(yōu)勢被視為最理想的替代能源。光催化反應作為一種新開發(fā)的制備氫能技術,擁有無二次污染,條件溫和、速度快和降解有機物完全等

2、優(yōu)越性能,因此利用半導體化合物通過光催化分解水產(chǎn)氫受到了人們的普遍關注。
　　在本文中,我們通過一步合成室溫固相法制備出一種硫化鎘/石墨烯納米復合材料,并對其做了以下表征和測試: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-可見光漫反射光譜分析和可見光催化分解水產(chǎn)氫活性分析。結果表明,復合材料中的石墨烯有效阻止了硫化鎘的團聚,增大了其比表面積,且適量的石墨烯可大幅增加復合物的催化活性。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的共催化作用下復合物的可見光催化水解制氫速率可達1.096 mmol·h-1。進而證明了石墨烯作為半導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體材料載體在能源轉(zhuǎn)化領域,尤其是光催化分解水制氫方面的潛在應用。
　　在此基礎上,我們通過陰(陽)離子摻雜的方法對硫

4、化鎘/石墨烯復合材料進行改性,對所制得的催化劑做了以下表征和測試:X射線衍射分析、透射電子顯微分析、紫外-可見光漫反射光譜分析和可見光催化分解水產(chǎn)氫活性分析。結果發(fā)現(xiàn),摻雜陽離子 Zn2+制備的硫化物/石墨烯復合材料的可見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/石墨烯復合材料其相應性能被減弱。因此,適當摻雜陽離子可擴寬復合材料對光的響應范圍,進一步提高復合材料光催化水產(chǎn)氫效率,這也為今后合成更復雜的硫