ZnIn2S4的改性及光催化制氢机理研究

来源 :安徽建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjh73
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为直接利用太阳能生产清洁能源的重要方法,光催化析氢反应(HER)引起了研究人员的广泛关注。作为三元金属硫属化物的代表之一,ZnIn2S4(ZIS)以其低成本、高稳定性和优异的催化制氢性能而著称。然而,窄带隙和光生电子-空穴对的快速复合导致纯ZIS的光催化制氢活性较差。由于其特殊的层状结构,很容易地被改性和与其他半导体催化剂结合以构建具有更好性能的光催化体系。因此,人们致力于通过抑制载流子的复合,促进电荷空穴对的分离,提高ZIS的光催化制氢效率。本文以ZIS半导体为基底,对其进行离子掺杂、量子点沉积等,以提高光催化制氢活性为目的,作出以下研究内容:(1)通过一步溶剂热法制备了Sn2+和Sn4+双掺杂ZIS。通过对体系的物理化学表征发现,Sn2+由于较大的离子半径仅与ZIS的边缘S原子结合,调节了带隙结构、提供了特殊的电子传输通道。Sn4+取代了ZIS晶格中的Zn2+,提供了额外的能态。Sn2+/Sn4+双掺杂充当电子和空穴受体以分离光生载流子,抑制电子-空穴对的复合。因此,Sn2+/Sn4+-ZIS在可见光照射下表现出增强的光催化析氢活性,光解水制氢的速率是纯ZIS的35.4倍。此外,Sn2+和Sn4+的相互转化也增强了光催化剂的稳定性。(2)一步溶剂热法制备了I离子掺杂的ZIS,对其进行了一系列的表征及光催化制氢性能测试,相比与纯ZIS,I-ZIS在模拟太阳光照射下具有优异的氢气释放率(4.39mmol·g-1·h-1)和良好的循环性稳定性。同时,进一步讨论了载流子传输机制和可能的光催化制氢机理。I离子掺入后,减小了ZIS的带隙,增强了对可见光吸收的同时和促进了光生载流子分离,因而显著地提高了光催化制氢性能。(3)水热法成功制备了SnS2量子点(SnS2 QDs)沉积的ZIS复合材料,并通过各种表征技术测试了材料的形貌、结构和性能。结果表明,SnS2 QDs通过在ZIS表面生长而具有紧密的界面接触。此外,SnS2 QDs由于其自身的特性而具有准金属行为的高导电性。因此,优化后的SnS2 QDs/ZIS复合材料在可见光照射下的光催化产氢活性是纯ZIS的13.2倍。
其他文献
城轨列车轮对是列车走行部最重要的部件之一,对列车运行的安全平稳性起着至关重要的作用。由于运行过程中轮对的不断磨损,需根据轮对尺寸对其进行镟修或更换。因此,研究轮对尺寸的磨耗趋势,建立轮对磨耗预测模型,并根据磨耗预测模型制定合理的镟修策略以延长轮对使用寿命,降低轮对运营成本,保障列车安全运行具有重要意义。基于轮对历史数据建立多核融合的LSSVR轮对磨耗预测模型,并给出3种降低轮对磨耗的策略。主要工作
学位
在电网安全性问题上,导致电网输电线路故障的主要原因之一就是架空输电线缠绕异物问题,为避免其带来电网故障隐患,利用传统的人工作业清除方式是耗时耗力的,架空输电线激光异物清除仪作为一种远距离无接触式的装备,能够大幅度提升输电线异物清除问题的解决效率。本文从架空输电线激光异物清除装置的基础上,主要研究了架空输电线图像的输电线拟合提取、输电线缠绕异物感兴趣区域定位、基于改进Camshift算法目标区域跟踪
学位
基于微惯性测量单元MIMU(Micro Inertial Measurement Unit)的惯性/卫星导航系统,具有尺寸小、自主性强、功耗低等特点,在航空航天、导航制导、智能交通等领域有着重要的用途。然而目前常见的MIMU的测量精度较低,这导致在卫星拒止条件下(无卫星信号)此类系统的误差容易快速累积,系统的导航性能下降。因此,为了提升卫星拒止条件下MIMU导航系统的精度,本文将从MIMU器件自身
学位
本文主要的研究内容是以ZnO和CuO为研究对象,通过调节形貌和组成成分等方法进行改性。采用水热法和溶剂热法制备了纳米棒自组装而成的CuO中空微米球、超薄纳米片自主装而成的中空ZnO纳米球和CdS纳米颗粒修饰的ZnO纳米片(CdS NP/ZnO PNs)。对样品进行了形貌表征和气敏性能测试。主要研究内容如下:(1)通过简单的水热法合成了CuO中空微米球。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SE
学位
随着社会经济和工业水平的飞速发展以及人民生活水平的不断提高,汽车作为日常出行代步工具逐渐进入大众的视野。与此同时,消费者在选购车辆时对汽车的性能要求也越来越高,悬架系统作为汽车的重要部件之一,直接影响车辆行驶平顺性和操纵稳定性,因此备受关注。作为目前应用最为广泛的商用悬架系统,被动式悬架受制于其固定的结构与参数,无法突破性能的瓶颈,而主动悬架系统引入了主动力执行器的概念,悬架的动态不再由固定参数的
学位
硫化锌(ZnS)半导体具有合适的能带结构、良好的化学稳定性和热稳定性且成本低廉,尤其是具有合适的氧化还原电位,在光催化分解水制氢方面有广泛的应用。尽管ZnS具有许多优势,但光催化制氢效率仍然受到光激发电子-空穴对快速复合的限制。为了克服上述挑战,已经提出了很多设计和改进的方法,其中,通过与其它半导体相结合构筑异质结构,可以有效实现太阳能光解水制氢。本文以获得高活性光催化剂为目的,制备具有高效光催化
学位
学位
激光选区熔化(SLM)是一种典型的金属增材制造技术,该技术可以快速制备具有复杂结构的金属零件,在汽车工业、航空航天和生物医学等领域应用广泛。316L不锈钢由于具有较高的屈服强度、较好的耐腐蚀性能和理想的生物相容性,其作为常用的金属材料可用于制备各类增材制造构件。然而不同SLM工艺参数对应的构件静动态力学性能差异较大,因此研究工艺参数对SLM 316L不锈钢力学性能的影响并揭示冲击失效机理对于保障3
学位
塔式起重机在建筑施工现场的应用越来越广泛,已成为高楼建筑过程中必不可少的高空运输工具。塔式起重机在作业过程中,吊钩和负载的摆动给作业安全带来了隐患。为提高塔式起重机的控制性能,吊钩和负载的摆动问题亟待解决。本文对塔式起重机防摆与定位控制技术展开研究,主要工作及创新点如下:(1)考虑到实际作业中,吊钩和负载之间常用钢丝绳连接,吊摆系统具有二级摆特性,基于拉格朗日方法建立了塔式起重机三维空间的二级摆动
学位
基于半导体的光催化技术能有效解决资源匮乏和环境污染等问题,由于其可利用廉价易得的太阳能、反应条件温和、绿色环保、环境友好,所以一直备受关注。一般来说,传统的光催化剂大都为金属氧化物或金属硫化物,由于自身的内部结构及特性无法兼顾光能利用和较稳定的光催化活性,如CdS、Bi2MoO6、g-C3N4,电子空穴对易重组,导致光催化性能降低,而构建异质结是解决这些问题的较优选择,故而找到适合的助催化剂构建异
学位