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能源危机和环境污染是当今世界面临的两大难题,氢能因便于储存和运输、来源丰富、环境友好等特点,成为公认的最理想的清洁能源。由于丰富的地表水资源,太阳能取之不尽、用之不竭,故利用太阳能进行光催化分解水制取氢气成为一种最具前景的制氢方法。在此催化过程中起关键作用的为半导体催化剂的导带上产生的电子 e-,但电子 e-和空穴 h+的复合速度极快,需要加入电子给体,因此选择合适的催化剂和电子给体是光催化的关键。硫化物固溶体是能有效吸收太阳能的高效制氢的催化剂,众多有机污染物是很好的电子给体,如果利用水中的有机污染物作为电子给体促进光催化分解水制氢,不仅有机污染物得到降解,同时也能提高光分解水制氢的效率,既消除了污染又节省制氢成本,同时解决了能源和环境的两大难题,具有广阔的发展前景。本文利用甲胺和甘油两类工业常见的有机污染物作为电子给体,以硫化物固溶体 ZnIn2S4和Cd0.5Zn0.5S为催化剂,研究了光催化制氢和降解污染物的性能,探讨了反应机理。 第一部分以一甲胺、二甲胺、三甲胺为电子给体,Pt/ZnIn2S4在可见光下光催化制氢及自身的降解反应。三种甲胺都能显著提高光催化分解水制氢活性,同时自身得到很好的降解。三种物质的放氢活性顺序为:TMA>> DMA>MMA,电子给体在催化剂表面的吸附吸附强度顺序为:MMA> DMA>TMA。甲胺类污染物的浓度对放氢速率的影响与动力学模型Langmuir-Hinshelwood切合。 第二部分以有机污染物甘油作为电子给体,使用水热和共沉淀方法合成催化剂 Cd0.5Zn0.5S固溶体。考察了催化剂在可见光下光催化制氢活性,以甘油为溶剂使用共沉淀法制备的Cd0.5Zn0.5S-G的光催化活性最高。这可能是由于Zn0.5Cd0.5S-G具有较大的比表面积利于电子给体在表面的吸附。甘油能显著提高光催化分解水制氢活性,同时自身得到很好的降解。对光催化反应的机理和甘油降解的过程进行初步的讨论。