【摘 要】
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自从光催化技术问世,为新能源的发展以及环境保护指引了新的发展方向。探究高效的光催化剂是光催化技术发展的重要内容。金属硫化物因为其较小的带隙已成为可见光响应催化剂的适宜候选材料。其中,双金属硫化物因为具有更高的电导率、更低的带隙以及双金属之间的协同作用受到越来越多的关注。本文用水热法合成得到镍钴硫化物(Ni1.5Co1.5S4)纳米材料。通过控制水热合成时间,实现了对Ni1.5Co1.5S4结构形貌
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自从光催化技术问世,为新能源的发展以及环境保护指引了新的发展方向。探究高效的光催化剂是光催化技术发展的重要内容。金属硫化物因为其较小的带隙已成为可见光响应催化剂的适宜候选材料。其中,双金属硫化物因为具有更高的电导率、更低的带隙以及双金属之间的协同作用受到越来越多的关注。本文用水热法合成得到镍钴硫化物(Ni1.5Co1.5S4)纳米材料。通过控制水热合成时间,实现了对Ni1.5Co1.5S4结构形貌的调变,得到了一系列具有不同形貌结构特点的Ni1.5Co1.5S4材料。Ni1.5Co1.5S4作为助催化剂与CdS纳米棒混合,形成Ni1.5Co1.5S4/CdS（NCS/CdS）复合光催化剂。通过光催化水产氢,降解刚果红、罗丹明B等反应对NCS/CdS复合催化剂的反应活性进行评价并做系统研究,探明了Ni1.5Co1.5S4结构对NCS/CdS光催化反应性能的影响。本论文的工作主要包括以下研究内容:（1）通过水热合成调控镍钴硫化物的结构形貌。由乙酸镍、硝酸钴和硫脲在水热条件下合成得到Ni1.5Co1.5S4,控制不同的水热合成时间,得到多种不同形貌结构的Ni1.5Co1.5S4纳米材料。水热时间在2-12小时内,Ni1.5Co1.5S4由球形纳米颗粒转变为不规则片状结构及规则棒状结构。水热时间延长会使Ni1.5Co1.5S4具有沿（111）、（220）晶面优选的生长取向。（2）研究NCS/CdS复合材料的光催化水产氢性能,探讨不同水热条件制得的Ni1.5Co1.5S4对NCS/CdS光催化活性的影响。Ni1.5Co1.5S4作为助催化剂与CdS纳米棒形成复合材料,用于可见光催化水反应产氢。通过两小时和十小时水热合成分别得到的颗粒状Ni1.5Co1.5S4（NCS-2H）和棒状Ni1.5Co1.5S4（NCS-10H）材料,与CdS复合形成后显示出良好的光催化产氢活性。NCS-2H/CdS具有最优的光催化产氢活性,氢气产生的平均速率可达62.17 mmol·g-1·h-1,是纯CdS的21倍。NCS-10H/CdS的活性略低但有更好的催化稳定性。结构与光电性能表征结果表明,Ni1.5Co1.5S4与CdS之间形成的异质结构有利于提高催化剂的光电流强度,促进光生电子的迁移,从而提升光催化产氢活性。对Ni1.5Co1.5S4（NCS-2H和NCS-10H）助催化反应机理进行分析。（3）研究NCS/CdS复合材料的光催化有机染料降解反应性能。NCS/CdS用于可见光催化刚果红和罗丹明B的降解反应。NCS-2H和NCS-10H均可以有效提高CdS对于有机染料的降解能力,NCS-2H显示出更好的助催化能力。以NCS-2H/CdS为催化剂,刚果红在光照处理9 min之后降解率达到97.7%,罗丹明B在光照3 h后降解率达到95.3%,均明显优于纯CdS催化效果。（4）动力学研究证明,合成的CdS降解刚果红为二级反应,而使用Ni1.5Co1.5S4/CdS（NCS-2H/CdS、NCS-10H/CdS）催化时为一级反应。进行罗丹明B的降解反应时,使用CdS和Ni1.5Co1.5S4/CdS催化时均为二级反应。
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