新型硫系固溶體光催化材料的制備及模擬太陽光催化制氫試驗研究.pdf

1、利用太陽能光催化分解水制氫是一個具有重大意義的研究課題。隨著人類面臨的能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益加劇，開發(fā)可再生清潔能源已成為人類未來發(fā)展的緊迫任務(wù)，氫能由其具有清潔、可再生、燃燒值高、可運輸?shù)葍?yōu)點成為最理想的新能源之一，而光催化分解水制氫又是最清潔，最廉價，最可持續(xù)性的獲取氫能的途徑。本文對半導(dǎo)體光催化材料ZnS的可見光化改性做了大量的研究，合成了In2S3-ZnS及NiS-IR2S3-ZRS固溶體光催化材料，利用X射線衍射(XRD)、

2、掃描電鏡(SEM)、紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)、電感耦合等離子體(ICP)等對所制備的光催化劑進(jìn)行了表征；并在模擬太陽光照射下，對其光催化分解水制氫性能進(jìn)行了大量詳細(xì)的研究工作。
　　 采用溶劑熱法合成了一系列不同配比的In2S3-ZnS光催化劑(表示為In2xZn3(1-x)S3)，對其進(jìn)行表征結(jié)果顯示：隨著In3+的引入，光催化劑的粒徑顯著變小，比表面積增大；ZnS逐漸從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱较?，且衍射峰向小角度方向偏移?/p>

3、證明形成了固溶體；In3+的引入還可以有效縮小ZnS半導(dǎo)體的禁帶寬度，使其吸收邊由紫外區(qū)紅移到可見區(qū)。對其進(jìn)行光催化分解水制氫反應(yīng)，考察了制備方法、原料配比、催化劑用量、犧牲試劑種類等因素對反應(yīng)活性的影響，得出最佳催化劑合成條件和反應(yīng)條件：以Zn(NO3)2·6H2O和In(NO3)3·4.5H2O為原料，硫脲為硫源，水為溶劑，于160℃反應(yīng)48h；具有最佳活性的光催化劑組成為In0.14Zn2.79S3；最佳投加量為0.8g/L；In

4、2S3-ZnS光催化降解葡萄糖(0.08mol/L)制氫的最佳產(chǎn)氫活性達(dá)到503μmol/h·gcat，以0.35mol/L Na2S-0.25 mol/L K2SO3溶液作犧牲試劑時，其最佳產(chǎn)氫活性可達(dá)到1.4mmol/h·gcat。
　　 在In2S3-ZnS的基礎(chǔ)上摻加Ni2+合成NiS-In2S3-ZnS光催化劑(表示為Zn2.79In0.14NixS3+x)，對其進(jìn)行表征結(jié)果顯示：Ni2+的引入可以進(jìn)一步使ZnS由閃鋅

5、礦轉(zhuǎn)變?yōu)槔w鋅礦結(jié)構(gòu)，并可以加強(qiáng)光催化劑的納米多孔結(jié)構(gòu)，增大其比表面積，Ni2+的引入還可以使In2S3-ZnS的吸收邊往可見光區(qū)進(jìn)一步紅移，加強(qiáng)其可見光響應(yīng)性能。對其進(jìn)行光催化分解水制氫反應(yīng)，結(jié)果表明：光催化劑的組成為Zn2.79In0.14Ni0.013S3.013時，最佳投加量為0.6g/L；NiS-In2S3-ZnS光催化降解葡萄糖(0.08mol/L)制氫的最佳產(chǎn)氫活性達(dá)到604μmol/h·gcat，以0.35mol/L Na