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太阳能光催化水分解产氢由于能缓解对化石燃料的依赖并改善环境污染等问题而具有重要的研究价值。虽然目前在高效光催化剂的研究方面取得了很大的进展,但光催化剂在反应中的光源利用率、稳定性和产氢效率仍然需要重大突破。提高太阳能产氢效率的有效途径是增强低成本和高稳定光催化剂的光捕获能力并促进电荷的转移。在所研究的光催化剂中,过渡金属硫属元素化合物由于其固有的半导体特性和良好的光电性质而吸引了大量的关注,特别是,ZnS由于其低成本、高电化学稳定性、快速电子迁移率和光激发电子的高还原电位作为有效的光催化剂而被广泛研究。然而,在可见光范围,ZnS通常由于其大的光学带隙和光生电子-空穴对的快速复合表现出较差的光催化活性。本文发展了一种简单、低成本、结构可控的合成路线,包括金属有机骨架(MOFs)模板化和同时硫化光催化剂以及负载MoS2助催化剂,显著改善了低成本金属硫化物半导体的光催化性能。由于所有过渡金属硫化物相互共用硫原子促使了ZnCoS固溶体结构和稳定的金属1T-MoS2相的形成。这种制备先进材料的新方法可以进一步扩展到MoS2的相可控制备和发现在各种应用中具有高活性和稳定性的其它过渡金属硫属化合物。基于双金属有机骨架材料的结构优势,我们以锌、钴基的双金属有机骨架材料(ZnCo-ZIF)为模板,通过在空气气氛下煅烧得到稳定的衍生物(ZnO-Co3O4),随后将衍生物ZnO-Co3O4同钼酸盐、硫源同时硫化得到1T-MoS2改性的ZnCoS固溶体空心十二面体复合材料(MoS2/ZnCoS),并将所制备的复合材料应用于光解水产氢,主要研究内容和结果如下:(1)在室温下,将不同锌/钴摩尔比的盐和2-甲基咪唑混合搅拌然后静置,得到不同锌/钴摩尔比的双金属有机骨架材料ZnxCo1-x-ZIF(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9),将ZnxCo1-x-ZIF在空气气氛下煅烧得到稳定的氧化物ZnO-Co3O4。实验发现当x=0.5时其氧化物ZnO-Co3O4呈现空心结构,而其它锌、钴比的ZnxCo1-x-ZIF(x=0.1,0.3,0.7,0.9)煅烧后的氧化物没有出现空心结构。光在空腔内会发生多次反射,从而提高光的利用率。(2)将氧化物ZnO-Co3O4、钼酸钠和硫代乙酰胺同时水热硫化得到金属1T相MoS2改性的ZnCoS固溶体复合材料(MoS2/Zn0.5Co0.5S),该材料呈现独特的空心十二面体结构。由于所有过渡金属硫化物共用硫原子从而促使了ZnCoS固溶体和金属1T相MoS2的形成,并且在ZnCoS固溶体与1T-MoS2紧密接触处能够获得丰富的催化活性位点和高电子传导能力。所得复合材料MoS2/ZnxCo1-xS都保持完好的十二面体结构,说明金属有机骨架材料的衍生物具有较好的热稳定性。(3)一系列光电化学表征手段如紫外吸收光谱、荧光光谱、莫特肖特测试、光电流响应和电阻抗实验等证实了通过掺杂其它金属硫化物能够调节ZnS半导体的禁带宽度,降低光生电子-空穴对的复合速度,加快光生电子的分离和转移能力,从而有利于光催化反应。在染料存在条件下,Xe灯辐射的光解水性能测试结果表明,具有空心结构的十二面体的MoS2/Zn0.5Co0.5S材料的产氢速率可达15.47 mmol h-1 g-1。