硫化物光催化劑的摻雜改性及可見(jiàn)光分解水制氫性能.pdf

1、本文以Na2S和Na2SO3為電子給體,研究了離子摻雜對(duì)硫化物半導(dǎo)體光催化制氫性能的影響并探討了可能的反應(yīng)機(jī)理。我的工作主要分為三部分:
　　 第一部分研究了Bi3+摻雜對(duì)CdxXn1-xS固溶體催化劑的光催化放氫性能的影響并且優(yōu)化了反應(yīng)條件,探討了可能存在的反應(yīng)機(jī)理。以水熱法制備了Bi3+摻雜CdxZn1-xS固溶體催化劑。借助X射線衍射儀(XRD)、UV-Vis漫反射(UV-Vis)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、

2、X射線光電子能譜(XPS)、X射線能量色散光譜儀(EDX)、比表面積(BET)、電化學(xué)法等手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征。結(jié)果表明,當(dāng)載鉑量為4wt％、x=0.5、水熱溫度為160℃為最佳條件,催化劑活性較好。當(dāng)Bi3+摻雜量較低時(shí),摻雜離子位于晶格表面,而摻雜量較高時(shí),摻雜離子也會(huì)進(jìn)入晶格內(nèi)部。在可見(jiàn)光(λ≥420 nm)下,Bi3+摻雜有效的提高了催化劑的放氫量。當(dāng)Bi3+摻雜濃度為0.10 mole%,光催化活性最高,光照30 h后,平均表

3、觀量子效率為9.71%,Bi3+摻雜有效地抑制了電子和空穴的分離,提高了光催化活性。
　　 第二部分研究了Ru3+摻雜對(duì)Cd0.5Zn0.5S固溶體催化劑的光催化放氫性能的影響并且優(yōu)化了反應(yīng)條件,探討了可能存在的反應(yīng)機(jī)理。通過(guò)水熱法合成了CdxZn1-xS和Ru(m)/Cd0.5Zn0.5S催化劑,用XRD、UV-Vis、電化學(xué)等手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征。結(jié)果表明Ru3+摻雜有效地提高了光催化劑的活性,當(dāng)Ru3+的摻雜量為0.1 m

4、ole%、載鉑量3 wt%、制備溫度160℃時(shí),催化劑的活性最高。活性提高的原因可能是Ru3+的加入形成了新的雜質(zhì)能級(jí)和缺陷,促進(jìn)了催化劑對(duì)可見(jiàn)光的吸收,降低了電子和空穴的復(fù)合。
　　 第三部分研究了Bi3+摻雜對(duì)CdS催化劑的光催化放氫性能的影響并且優(yōu)化了反應(yīng)條件,探討其反應(yīng)機(jī)理。以水熱法和浸漬法制備了CdS和Bi3+摻雜CdS催化劑,借助XRD、UV-Vis、BET、SEM、TEM、PL、電化學(xué)等手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征。結(jié)果表