發(fā)布時間：2021-08-19 10:59

　　開發(fā)清潔可再生能源具有重大理論意義和戰(zhàn)略意義。氫能具有清潔高效的優(yōu)點,是最理想的綠色能源。光催化分解水制氫技術具有操作簡單和環(huán)境友好的特點,被公認為未來替代能源中最有應用前景的技術。光催化分解水制氫的核心是高活性和長壽命光催化劑的研制。ZnS是一種直接帶隙半導體材料,具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,無毒環(huán)保,在光催化領域被廣泛研究。為了提高ZnS對太陽光的利用率,降低光生載流子的復合率,增強光催化活性,本文制備了一系列ZnS基復合光催化劑。利用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、PL、光電流和交流阻抗等手段對催化劑的晶型、形貌、組成和光學性質進行了分析,考察了其在可見光照射下的產氫活性,并探究了產氫作用機理。（1）通過機械研磨法首次制備了Cu₃P/ZnS復合光催化劑,考察了其在可見光照射下的產氫性能,探討了Cu₃P與ZnS質量比對催化性能的影響。結果表明,當Cu₃P與ZnS質量比為1%時,催性劑性能最優(yōu),產氫速率是純ZnS的6倍。Cu₃P和ZnS之間形成了p-n異質結,有效的提升了光生電子... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導體光催化劑分解水示意圖[28]

華南理工大學碩士學位論文4原子鍵的相對手性來體現(xiàn)，也可以從它們的二面構象來區(qū)別。閃鋅礦ZnS的鋅離子被硫離子以四面體的四個頂角的方式包圍著，可以看作是硫離子按ABCABC……排列的立方密堆積中，硫離子所構成的四面體中間的空隙里有一半填充鋅離子。纖鋅礦ZnS硫離子按ABAB……六方密堆積，鋅離子占據其中一半的四面體間隙。閃鋅礦與纖鋅礦結構的差別在于密堆積的層次。閃鋅礦結構的晶格參數為a=b=c=0.541nm，Z=4，纖鋅礦結構的晶格參數為a=b=0.382nm，c=0.626nm，Z=2[30]。圖1-2（a和b）閃鋅礦（左）和纖鋅礦（右）的原子鍵合結構模型，（c和d）重疊的和交錯二面角構型模型，（e和f）沿緊密堆積軸的原子排列模型[29]Figure1-2(aandb)Showhandednessofthefourthinteratomicbondalongtheright(R)forwurtziteandalongtheleft(L)forzincblende.(candd)Therespectiveeclipsedandstaggereddihedralconformations.(eandf)Showatomicarrangementalongtheclosepackingaxis[29]1.3.2ZnS的合成為了更好的理解ZnS的結構及其可控特性，研究人員采用了許多方法來探究ZnS的形成，制備的ZnS具有棒狀、球狀、花狀等各種形貌。目前ZnS的合成方法主要分為固相法、液相法和氣相法三種。

第一章緒論15-空穴的復合過程被抑制，導致了ZnS/g-C3N4復合材料活性增強。圖1-3可見光照射下ZnS/g-C3N4納米復合光催化劑的電子-空穴對分離和可能的反應機理圖[79]Figure1-3Schematicdiagramofelectron–holepairsseparationandthepossiblereactionmechanismoverZnS/g-C3N4nanocompositephotocatalystundervisiblelightirradiation[79]1.4.4表面缺陷表面缺陷是改善光催化劑材料光吸收的另一種策略。表面缺陷可以作為吸附活性位點，電子電荷轉移到被吸附物上可以抑制光生電子和空穴的復合[80]。而空位缺陷會影響晶體材料的幾何結構和電子結構[80,81]。Wang等[82]采用水熱法，以Zn和S粉為原料，在濃NaOH溶液中加入NaBH4作為還原劑，合成了具有可控的S空位的ZnS樣品。NaBH4是一種強還原劑，可以還原Zn2+，由于電荷平衡會產生S空位。S空位在ZnS的帶隙中產生缺陷能級，從而導致ZnS對可見光響應。通過改變NaBH4的量，可以很容易地控制S空位的濃度，而所制備的ZnS的可見光吸收能力隨S空位濃度的增加而增加。在可見光照射下，隨著NaBH4使用量的增加，ZnS樣品的光催化分解水產氫速率顯示出先增加后減小的趨勢。這是由于S空位增強了可見光吸收從而導致光催化活性增強，而過量的S空位會充當光生載流子的復合中心致使活性降低。Hao等[83]采用簡單的水熱法，通過添加Na2S作為硫源，在ZnS結構中引入Zn空位。當原料中Zn/S的摩爾比從1:1降低到1:3，ZnS的導帶位置從-0.5eV上移到-0.75eV，導帶電位負移表明還原能力增強。ZnS樣品的Zn空位在其帶隙中產生了缺陷能級，使帶隙變窄，導致其能吸收可見光。當原料中Zn/S的摩爾比從1:1.5降低到1:3，缺陷能級位置從1.61eV上升至1.03eV，表明引入

【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型磷化銅/氮化碳p-n異質結光催化劑的太陽能產氫性能研究（英文）[J]. 秦知校,王朦朧,李銳,陳玉彬.  Science China Materials. 2018(06)
[2]固溶體光催化材料的研究進展[J]. 荊濤,戴瑛.  物理化學學報. 2017(02)
[3]可見光條件下Hg摻雜ZnS光催化降解有毒有機污染物[J]. 詹東平,黃笛,王攀,蔡寬,顧彥.  應用化工. 2015(07)
[4]納米硫化鋅的生物還原-化學沉淀耦合制備及其性能表征[J]. 黃群,辛寶平,陳實,李是申,魏軍.  無機化學學報. 2008(06)
[5]納米硫化鋅的制備與應用狀況[J]. 李云峰,蘭堯中.  濕法冶金. 2007(03)
[6]納米硫化鋅的制備及助燃性能[J]. 邵忠寶,牛盾,馬國峰,陳雪冰,王沖沖.  材料研究學報. 2006(01)
[7]制氫技術現(xiàn)狀及展望[J]. 劉少文,吳廣義.  貴州化工. 2003(05)
[8]高分子凝膠法藍色發(fā)光ZnS微晶的制備及形成機理[J]. 陳宗高,李冬梅,桑文斌,閔嘉華,王靈玲,徐慧超,陳建明,毛日華.  人工晶體學報. 2001(04)

碩士論文
[1]二甲醚水蒸氣重整制氫高性能鋅基催化劑研究[D]. 郭春南.華南理工大學 2019
[2]硫化鋅基光催化劑的水熱制備、改性及光催化性能研究[D]. 賀雅瓊.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[3]新型含磷復合光催化劑的制備及其可見光催化分解水制氫性能[D]. 石志盛.華南理工大學 2016
[4]納米硫化鋅材料的制備、改性及其光催化性能的研究[D]. 滕偉秀.燕山大學 2016
[5]CuS/ZnS納米材料的調控合成及其光催化性能研究[D]. 肖亮.浙江理工大學 2014
[6]新型硫系固溶體光催化材料的制備及模擬太陽光催化制氫試驗研究[D]. 曾藝哲.武漢理工大學 2011
[7]制氫技術的系統(tǒng)評價體系研究[D]. 牛嬌.北京化工大學 2007



本文編號：3351281