Zn3In2S6基光催化剂的制备及甲酸产氢性能的研究

来源 :淮北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyan820923
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由于三元金属硫化物的比表面积大、吸附性能优异、高效的光催化活性、更强的化学稳定性和环保特性,使得在光催化产氢领域有着十分诱人的应用前景。同时在甲酸中开发出高效、稳定和低成本的光催化剂进行光催化产氢是一项艰巨的挑战,并引起了许多研究人员的浓厚兴趣。本文以新型复合光催化剂(Ni2P/Zn3In2S6(ZIS6)、MoP/ZIS6和MoS2/ZIS6)为研究对象,对助催化剂负载的新型三元硫化物光催化剂的制备方法、合成条件进行了探索,并分析了形貌、晶型、能带结构对其光催化性能的影响,并对催化剂的最佳制备条件进行了筛选及优化,同时对光催化活性提高的原因进行了探讨,并对甲酸光催化制氢的反应机理进行了分析。研究主要包括如下方面:1、通过简单的水热法合成了一系列不同硫源的ZIS6样品,系统考察了不同硫源及摩尔量等制备条件对ZIS6形成和活性的影响。在水热温度160℃下,硫代乙酰胺和L-半胱氨酸作为硫源所合成的ZIS6均为六方相晶型;而使用硫脲为硫源所合成的样品为ZIS6和ZnIn2S4的混晶相。在三种硫源中以硫代乙酰胺作为硫源时,其摩尔量为10 mmol时,在甲酸水溶液中所呈现的光催化活性最好。2、以硫代乙酰胺作为硫源通过水热法合成ZIS6前体,再通过溶剂热负载磷化物助催化剂,合成了新型复合光催化剂(Ni2P/ZIS6和MoP/ZIS6),并对其可见光下甲酸产H2的光催化性能进行测试,助催化剂Ni2P和MoP的负载增强了单体ZIS6的光催化产氢性能。通过优化,1.5wt.%Ni2P/ZIS6(45.73μmol h-1)和0.25wt.%MoP/ZIS6(92.69μmol h-1)复合光催化剂的产氢率分别是单体ZIS6(12.88μmol h-1)的3.5倍和7.2倍。波长λ=400±10nm的表观量子效率分别为约1.8%和6.4%。并通过一系列表征技术,详细研究了Ni2P/ZIS6和MoP/ZIS6复合光催化剂光催化性能提高的原因及机理。值得注意的是,磷化物助催化剂的引入,可用作电荷分离中心和由甲酸分解产生光催化氢的活性位点。3、使用一步水热法合成了负载MoS2作为助催化剂的三元硫化物ZIS6的新型复合光催化剂。在甲酸水溶溶中对复合材料的光催化活性进行测评,并研究了样品光催化性能及机理。在调整负载量之后,得到最优负载量0.5%MoS2/ZIS6(74.25μmol h-1)的光催化产氢活性最好。同时发现负载助催化剂可以有效地加快光生载流子的分离,光生电荷的转移和富集,从而促进了甲酸溶液中光催化制氢活性的提高。
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