石墨烯-二硫化鉬-硫化物復(fù)合光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、目前,工業(yè)快速發(fā)展所帶來的能源危機與環(huán)境污染問題日益凸顯,亟待需要尋找新型能源以替代化石燃料。近年來,半導(dǎo)體光催化技術(shù)的發(fā)展為解決能源與環(huán)境問題提供了有效的途徑。
　　金屬硫化物為一類具有高光催化效率的半導(dǎo)體材料。其中ZnS與CdS為兩種研究較為廣泛的材料,兩者不僅具有合適的禁帶寬度,還具有良好還原電勢,為光催化制氫技術(shù)提供了良好的條件。石墨烯為單層碳原子sp2雜化形成的片層狀結(jié)構(gòu)材料,具有良好的電子傳導(dǎo)能力,可有效提高光催化中載

2、流子的分離效率。MoS2也具有層狀結(jié)構(gòu),其邊緣具有良好的質(zhì)子還原能力,對其進(jìn)行剝離可得到邊緣暴露的MoS2納米片層。
　　本文以金屬硫化物為主要的活性物質(zhì),采用水熱法制備了以氧化石墨烯(GO)為支撐平臺,以GO和MoS2納米片層為助催化劑的GO/MoS2/ZnS、GO/MoS2/CdS與GO/MoS2/CdxZn1-xS復(fù)合材料。采用XRD、TEM、SEM、UV-vis DRS、XPS和電化學(xué)等手段對復(fù)合材料進(jìn)行了表征,并對其光催

3、化制氫活性進(jìn)行了評價。
　　TEM與SEM表明,復(fù)合材料中納米顆粒均勻生長于石墨烯表面,MoS2片層則分散于兩者之間,該結(jié)構(gòu)為電子傳導(dǎo)提供了多種途徑。UV-vis DRS結(jié)果表明,石墨烯與MoS2拓展了復(fù)合材料的可見光吸收范圍和吸收強度;XPS分析表明,復(fù)合材料各組分之間形成了有效的異質(zhì)結(jié),電子在各組分間能較自由地傳輸,提高了載流子的分離效率;光電流及制氫活性的評價結(jié)果表明,石墨烯與MoS2的加入改善了電子的傳導(dǎo)速率,提高了電子分

4、離效率,提高了材料的光制氫活性。其中,含 GO0.25 wt％和 MoS22 atom%(atom%為相對原子含量)的GO/MoS2/ZnS復(fù)合材料在氙燈下的光催化產(chǎn)氫率為2258?mol·h-1·g-1,含GO0.1 wt%、MoS21 atom%的GO/MoS2/CdS復(fù)合材料在可見光作用下的產(chǎn)氫率為511.6?mol·h-1·g-1,含GO0.5 wt%、MoS21 wt%的GO/MoS2/Cd0.2Zn0.8S復(fù)合材料在氙燈下的