【摘 要】
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人类社会可持续发展的道路面临着重大挑战——能源危机和环境污染。秉承着既能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展理念,光催化技术孕育而生,开发半导体光催化材料用于光催化分解水高效制备氢气,实现从太阳能到氢能的转换,被认为是解决这一问题的理想途径。Zn In2S4是一种窄带隙半导体材料,具有独特的晶体结构、光电化学性质以及可见光响应,被认为是一种理想的光催化剂。但仍存在反应位点少
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人类社会可持续发展的道路面临着重大挑战——能源危机和环境污染。秉承着既能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展理念,光催化技术孕育而生,开发半导体光催化材料用于光催化分解水高效制备氢气,实现从太阳能到氢能的转换,被认为是解决这一问题的理想途径。Zn In2S4是一种窄带隙半导体材料,具有独特的晶体结构、光电化学性质以及可见光响应,被认为是一种理想的光催化剂。但仍存在反应位点少、载流子寿命短等缺点使其难以满足实际应用需求。在本论文中,Zn In2S4作为主体研究对象,通过构建异质结和负载助催化剂的策略对Zn In2S4进行改性。通过一系列的表征测试系统的研究了所制备Zn In2S4基光催化剂的结构、形貌、光电化学性质,优化了Zn In2S4基光催化剂的光催化分解水性能。具体研究内容如下:（1）采用水热法合成出Ni S中空纳米球,再通过溶剂热的方法在Ni S纳米球表面原位生长Zn In2S4纳米片制成具有Type-I型能带结构的Ni S@Zn In2S4复合光催化剂。在不使用牺牲剂的情况下,所制备的光催化剂在可见光的照射下取得了1.24 mmol g-1h-1的H2生成速率,是纯Zn In2S4的5.6倍。XRD、UV-vis DRS、BET及一系列的光电化学测试表明,Ni S的引入改善了催化剂的光吸收性能,提供了丰富的活性位点,降低了电子空穴的复合,促进了光催化性能的提升。（2）采用溶剂热及水热法制备了Ni Co2S4中空棱柱,作为非贵金属助催化剂。然后再通过溶剂热的方法在Ni Co2S4表面原位生长Zn In2S4纳米片,构建了一种独特的分级中空复合材料——Ni Co2S4/Zn In2S4。对Ni Co2S4/Zn In2S4的形貌、结构、光吸收特性及光电化学性质进行了表征,并在可见光照射下测试了Ni Co2S4/Zn In2S4的光催化析氢性能。结果表明,当助催化剂Ni Co2S4与Zn In2S4的理论质量比为1:6时,最佳析氢效率达到0.77 mmol g-1h-1,并且表现出优于贵金属Pt对Zn In2S4的提升。这主要得益于助催化剂Ni Co2S4的负载所带来的高效电荷分离,抑制了电子-空穴的复合,延长了载流子的寿命,并且提供了丰富的析氢位点。本论文有图42幅,表格2个,参考文献153篇
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