金屬硫化物異質結構構建及可見光催化制氫性能研究.pdf

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

2、制備的關鍵。
　　針對半導體光催化劑所存在的問題，設計制備具有穩(wěn)定性好、具有可見光響應及高產氫活性等特點的光催化劑是十分必要的。相對于常用的寬禁帶半導體而言，金屬硫化物半導體通常擁有較窄的帶隙，而且窄帶隙的半導體研究的較多，復合一些寬帶隙的半導體制備金屬硫化物的異質結構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結構的復

3、合材料，對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結構的六方ZnIn2S4微球，繼續(xù)負載立方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的同質異相結構。選擇有兩種晶相的三元金屬硫化物ZnIn2S4作為研究對象來進行異質結構的構建，通過研究同質異相結構的構成

4、方式，分析負載量對產氫性能的關系，以提高催化劑可見光催化產氫活性。本文通過改變原料的濃度調控復合物的形貌等，系統(tǒng)地研究了負載量對復合物光催化劑的晶相、光吸收性能、比表面積和光催化產氫性能的影響。
　　(2)采用簡單的溶劑熱方法合成了ZnS納米線，并進一步構建出ZnS/In2S3二元納米線異質結構。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/In2S3二元納米線異質結構。通過調

5、控In3+的引入量，進而調控異質結構的形貌、性能等，從而找出這種異質結構的最佳產氫性能的構建方式。此外，ZnS/In2S3二元納米線異質結構與純相ZnS納米線在A.M1.5光照下下對比其性能，有更加優(yōu)異的光催化產氫性和穩(wěn)定性。
　　(3)采用溶劑熱、水熱以及離子交換的方法相結合制備了ZnS/In2S3/AnInS2三元納米帶狀異質結構，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控出帶的形貌作