金屬硫化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建及可見光催化制氫性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化分解水產(chǎn)氫能夠把太陽能轉(zhuǎn)化為清潔的、可持續(xù)的氫能源，是一種環(huán)境友好的綠色技術(shù)。它的原理為:當(dāng)能量大于或相當(dāng)于半導(dǎo)體帶隙寬度Eg的光輻射在半導(dǎo)體上時(shí)，半導(dǎo)體價(jià)帶中的電子受到光子的激發(fā)從半導(dǎo)體的價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶上，在半導(dǎo)體的價(jià)帶位置留有空穴，即形成的電子空穴對(duì)在半導(dǎo)體的表面和吸附在表面的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。光催化分解水制氫技術(shù)發(fā)展的瓶頸是開發(fā)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體催化劑，通過拓寬可見光譜響應(yīng)范圍提高產(chǎn)氫活性，是半導(dǎo)體催化劑設(shè)計(jì)

2、制備的關(guān)鍵。
　　針對(duì)半導(dǎo)體光催化劑所存在的問題，設(shè)計(jì)制備具有穩(wěn)定性好、具有可見光響應(yīng)及高產(chǎn)氫活性等特點(diǎn)的光催化劑是十分必要的。相對(duì)于常用的寬禁帶半導(dǎo)體而言，金屬硫化物半導(dǎo)體通常擁有較窄的帶隙，而且窄帶隙的半導(dǎo)體研究的較多，復(fù)合一些寬帶隙的半導(dǎo)體制備金屬硫化物的異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以大大的提高光催化的活性，可以吸收可見光，并且在更大的程度上有效利用太陽光的能量。
　　因此，為了更好的利用太陽光，本課題中合成了不同金屬硫化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)

3、合材料，對(duì)于可見光催化分解水制氫的發(fā)展具有重要意義。本論主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過簡單的溶劑熱方法合成出形貌均一的花狀分級(jí)結(jié)構(gòu)的六方ZnIn2S4微球，繼續(xù)負(fù)載立方ZnIn2S4納米粒子，分別用硝酸鋅作為鋅源，硝酸銦作為銦源，L-半胱氨酸鹽酸鹽和硫代乙酰胺分別作為硫源，乙醇作為溶劑成功制備出ZnIn2S4的同質(zhì)異相結(jié)構(gòu)。選擇有兩種晶相的三元金屬硫化物ZnIn2S4作為研究對(duì)象來進(jìn)行異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，通過研究同質(zhì)異相結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

4、方式，分析負(fù)載量對(duì)產(chǎn)氫性能的關(guān)系，以提高催化劑可見光催化產(chǎn)氫活性。本文通過改變?cè)系臐舛日{(diào)控復(fù)合物的形貌等，系統(tǒng)地研究了負(fù)載量對(duì)復(fù)合物光催化劑的晶相、光吸收性能、比表面積和光催化產(chǎn)氫性能的影響。
　　(2)采用簡單的溶劑熱方法合成了ZnS納米線，并進(jìn)一步構(gòu)建出ZnS/In2S3二元納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)。本文采用醋酸鋅作為鋅源，九水硫化鈉作為硫源，硝酸銦作為銦源，乙二醇和乙二胺作為溶劑成功合成出ZnS/In2S3二元納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過調(diào)

5、控In3+的引入量，進(jìn)而調(diào)控異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形貌、性能等，從而找出這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的最佳產(chǎn)氫性能的構(gòu)建方式。此外，ZnS/In2S3二元納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)與純相ZnS納米線在A.M1.5光照下下對(duì)比其性能，有更加優(yōu)異的光催化產(chǎn)氫性和穩(wěn)定性。
　　(3)采用溶劑熱、水熱以及離子交換的方法相結(jié)合制備了ZnS/In2S3/AnInS2三元納米帶狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用醋酸鋅作為鋅源，硫化鈉作為硫源，硝酸銦作為銦源，并且通過控制乙二胺溶劑的量來調(diào)控出帶的形貌作