【摘 要】
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硫化镉(CdS)作为一种具有可见光吸收的光催化分解水制氢材料一直受到广泛关注,研究工作的重点致力于提高其光催化活性和抑制其光腐蚀特性,根本途径是促进CdS 表面光生载流子的有效分离(譬如：构建半导体异质结构和负载助催化剂).此外,在CdS 表面构建一个保护壳层也可有效的抑制CdS 的光腐蚀过程.据此,可设计具有光生载流子有效转移功能的核-壳结构以大幅提高CdS 的光催化活性和抑制其光腐蚀特性.在本
【机 构】
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中国科学院金属研究所 沈阳市沈河区文化路72号
【出 处】
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第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议
论文部分内容阅读
硫化镉(CdS)作为一种具有可见光吸收的光催化分解水制氢材料一直受到广泛关注,研究工作的重点致力于提高其光催化活性和抑制其光腐蚀特性,根本途径是促进CdS 表面光生载流子的有效分离(譬如：构建半导体异质结构和负载助催化剂).此外,在CdS 表面构建一个保护壳层也可有效的抑制CdS 的光腐蚀过程.据此,可设计具有光生载流子有效转移功能的核-壳结构以大幅提高CdS 的光催化活性和抑制其光腐蚀特性.在本工作中,我们利用前驱体反应先后顺序的差异,通过简单的一步水热过程制备出CdS/ZnS核-壳光催化材料(图1a),并且ZnS壳层具有3-20 nm的介孔结构.通过电子结构解析发现,CdS/ZnS属于I型半导体异质结构.在I型结构中,一般认为CdS核上的光生电子和空穴将被限域在CdS表面(图1b).然而,通过理论分析和光沉积实验我们发现：CdS核上的光生空穴可以通过ZnS的局域能级转移到ZnS壳层上,从而使得在CdS核上既实现了光生电子的有效限域又抑制了光生电子-空穴的复合(图1c).CdS/ZnS核-壳结构中独特的载流子分布和ZnS壳层中特有的介孔通道使得CdS/ZnS具有优异的光催化产氢性能和光催化稳定性：其产氢活性可达CdS和ZnS的56 和169 倍,产氢稳定性达到60 h以上[1].
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