為使學(xué)生深入了解化學(xué)學(xué)科與材料、能源等熱點(diǎn)研究領(lǐng)域的密切相關(guān)性,培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新思維,設(shè)計(jì)了貴金屬Pt負(fù)載CdS光催化劑的可見光催化分解水制氫綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)用溶劑熱法制備納米CdS光催化劑,采用粉末X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）及氮?dú)馕?脫附測(cè)試對(duì)其進(jìn)行了表征.在Na₂S-Na₂SO₃犧牲體系中,可見光照射下考察了CdS光催化劑的分解水產(chǎn)氫性能,并采用原位光沉積的方法負(fù)載0.5%的貴金屬Pt作為對(duì)比.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,貴金屬Pt的負(fù)載可以有效提高CdS光催化劑的分解水產(chǎn)氫性能,CdS負(fù)載Pt后活性提高至原來的2.1倍,顯示出Pt作為助催化劑在半導(dǎo)體光催化體系中的重要作用.該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)綜合性較強(qiáng)、理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力及數(shù)據(jù)分析處理能力,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解. 

【文章來源】：云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,42(S2)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

可見光催化分解水制氫反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

合成得到CdS光催化劑的晶型用粉末X-射線衍射(XRD)進(jìn)行分析.如圖2所示,在2θ角為26.5°,30.7°,44.0°,52.2°,70.6°,81.0°等處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)(111),(200),(220),(311),(331)和(422)晶面,與JCPDS No.80-0019的衍射峰位置及相對(duì)強(qiáng)度符合,且無其他雜峰出現(xiàn),說明樣品為立方相CdS,不含有其他物相.但衍射峰寬化較為嚴(yán)重,說明樣品組成的晶�？赡芎苄�.CdS光催化劑的比表面積與孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用低溫氮吸附法分析.圖3(a)是其氮?dú)馕?脫附曲線,該曲線屬于IUPAC Ⅳ型曲線,在中等相對(duì)壓力下具有明顯的回滯環(huán),但吸附平臺(tái)不明顯,說明樣品可能具有介孔結(jié)構(gòu),但孔結(jié)構(gòu)不規(guī)整,可能是晶粒之間的堆積孔或狹縫孔.圖3(b)為該樣品的BJH孔徑分布曲線,由圖可見曲線峰值出現(xiàn)在孔直徑3～4 nm處,但峰較寬,50 nm以下均有分布.說明樣品確實(shí)具有結(jié)構(gòu)不規(guī)整的介孔孔結(jié)構(gòu).該樣品的BET比表面積為139.4 m2/g,BJH孔體積為0.23 cm3/g,平均孔徑5.0 nm.

CdS光催化劑的比表面積與孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用低溫氮吸附法分析.圖3(a)是其氮?dú)馕?脫附曲線,該曲線屬于IUPAC Ⅳ型曲線,在中等相對(duì)壓力下具有明顯的回滯環(huán),但吸附平臺(tái)不明顯,說明樣品可能具有介孔結(jié)構(gòu),但孔結(jié)構(gòu)不規(guī)整,可能是晶粒之間的堆積孔或狹縫孔.圖3(b)為該樣品的BJH孔徑分布曲線,由圖可見曲線峰值出現(xiàn)在孔直徑3～4 nm處,但峰較寬,50 nm以下均有分布.說明樣品確實(shí)具有結(jié)構(gòu)不規(guī)整的介孔孔結(jié)構(gòu).該樣品的BET比表面積為139.4 m2/g,BJH孔體積為0.23 cm3/g,平均孔徑5.0 nm.進(jìn)一步用TEM分析樣品的微觀形貌.如圖4(a)所示,CdS光催化劑由大量顆粒堆積而成,由于CdS顆粒非常細(xì)小,聚集現(xiàn)象較為嚴(yán)重.從圖4(b)可進(jìn)一步觀察到顆粒相互堆疊的狀況,晶格衍射條紋也清晰可見,單個(gè)CdS顆粒的大小約為5 nm左右,證明合成出的CdS光催化劑是納米粉體,這也是導(dǎo)致XRD衍射峰寬化的主要原因.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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