NiS-PdS-CdS復(fù)合光催化劑合成及其光解水產(chǎn)氫性能.pdf

1、利用太陽(yáng)能光解水制氫的研究具有重要的科學(xué)意義和巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。CdS是一種具備合適的帶隙和導(dǎo)帶位置的可見(jiàn)光響應(yīng)型光催化劑,但產(chǎn)氫活性低,常常用Pt,Pd,Rh等貴金屬作為助催化劑來(lái)提升產(chǎn)氫活性。一些非貴金屬助劑(如WS2、MoS2等)也被報(bào)導(dǎo),但產(chǎn)氫效率不高。本文嘗試制備復(fù)合催化劑NiS-PdS/CdS,目的是通過(guò)NiS和PdS的共同負(fù)載和相互作用,既能提高CdS活性,又能減少貴金屬的使用。
　　本文以硫化鎘、氯化鈀、醋酸鎳和

2、硫脲為原料,水熱制備了NiS-PdS/CdS復(fù)合光催化劑,并進(jìn)行了相關(guān)表征和產(chǎn)氫活性測(cè)試,探討了某些影響因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn):水熱處理使四方形的CdS轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嗪土较嗟摹盎炀А?這種結(jié)構(gòu)有利于NiS-PdS/CdS活性的提高,而且使反應(yīng)物Ni2+和Pd2+在高溫高壓環(huán)境中生成NiS和PdS兩種助催化劑,與CdS表面緊密接觸,有利于光生載流子的轉(zhuǎn)移。NiS和PdS能較好地分散在CdS表面,部分Pd2+或Ni2+進(jìn)入了CdS晶格,導(dǎo)致NiS-

3、PdS/CdS的吸收邊微弱紅移,并且光吸收能力在540-700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)比未負(fù)載的CdS明顯增強(qiáng)。共負(fù)載能提高光生載流子的遷移和分離效率,減少激發(fā)電子的非輻射能量損失。其活性與水熱合成時(shí)間和助催化劑負(fù)載量等因素有關(guān),當(dāng)NiS和PdS濃度分別在1.5wt％和0.4wt%時(shí),NiS-PdS/CdS(HT-24h)在乳酸犧牲劑中獲得最高產(chǎn)氫量,達(dá)到6556μmol/h,是未負(fù)載CdS(HT-24h)活性的7倍,是NiS/CdS(HT-24

4、h)的近3倍,表觀量子效率達(dá)到47.5%(λ=420nm)。這種高活性可歸結(jié)于NiS和PdS兩種助催化劑在光催化劑中的“協(xié)同效應(yīng)”,從而明顯增強(qiáng)光解水產(chǎn)氫活性。
　　本文還對(duì)該三元復(fù)合催化劑體系光催化活性的主要影響因素進(jìn)行了探討,研究表明:NiS-PdS/CdS的光催化活性與原料選擇、制備過(guò)程和反應(yīng)環(huán)境密切相關(guān)。CdS陳化時(shí)間對(duì)NiS-PdS/CdS的催化活性有一定影響,陳化6天后,產(chǎn)氫速率提高最明顯;CdS經(jīng)水熱處理24h后,N