金屬硫化物基復合光催化劑制備及性能研究.pdf

1、全球性的能源短缺、愈演愈烈的環(huán)境污染以及氣候問題，已經(jīng)是這個世紀人類所面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題。隨著人類社會對于不可再生化石能源的依賴越來越重，安全潔凈可再生的新型能源越來越被人類社會所急需。太陽能是最豐富的、取之不盡的清潔能源，利用高效的催化劑可以將太陽能轉化為化學能，在催化水分解、催化污染物降解等方面極具潛在應用前景。但是目前常用光催化劑皆為貴金屬，成本高昂，難以推廣。非貴金屬基光催化劑由于其價格低廉，儲量豐富，且經(jīng)過合理的設計和優(yōu)化

2、，在性能上能達到比肩Pt、Pd等貴金屬催化劑的優(yōu)點，獲得了催化工業(yè)研究者的廣泛關注。過渡金屬硫化物由于其獨特的電化學性質，在電子傳輸方面有獨到的優(yōu)勢，但是普通的過渡金屬硫化物的可見光響應范圍很窄、光生電子-空穴對極易復合且量子產(chǎn)率低。故此，如何通過對料的選取、設計和調控來克服其缺點是光催化走向應用并發(fā)揮其社會價值的關鍵性問題。CdS是一種極優(yōu)秀的半導體光催化劑，其能帶間隙為2.5 eV，應用價值很高，但是其本身電子-空穴對的復合使其催化

3、性質受到極大限制。因此，本文通過對過渡金屬M(Fe、Co、Ni)硫族化合物的結構設計和調控，同時與CdS進行復合，形成CdS/MxSy復合光催化劑，其光催化性質得到極高提升，且能達到或超越Pt等貴金屬的水平。
　　本研究主要內容包括：⑴以硫酸亞鐵銨和硫脲為原料，利用三元溶劑水熱法制備一維線型FexSy前驅體，然后于惰性氣體氛圍下高溫退火，得到一維線型Fe7S8，通過與CdS QDs的復合，得到復合光催化劑并研究了其光催化水分解的性

4、質。制備過程中的硫源種類、鐵源與硫源的摩爾比、退火溫度、產(chǎn)物形貌以及其與CdS QDs的質量比均對復合光催化劑的產(chǎn)氫性能產(chǎn)生較大影響。優(yōu)化試驗條件之后最佳催化性質為519.6μmol h-1，優(yōu)于同條件下的Pt的催化性質。⑵以醋酸鎳為原料，使用簡單的高壓水熱法制備海膽狀Ni3S2納米材料，然后采用二次水熱法，以葡萄糖為原料，制備成Ni3S2@C非貴金屬助催化劑。該復合材料與CdS結合，成為新型高效光催化劑。經(jīng)過對該催化劑的催化活性考察，