眾所周知,氫是一種環(huán)境友好的、可持續(xù)的化石燃料替代品,利用光催化劑在太陽光驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行分解水是一種至關(guān)重要的制氫途徑。有效的太陽能轉(zhuǎn)換的先決條件是開發(fā)能夠利用太陽光光譜波長(zhǎng)范圍的光催化劑。光分解水催化劑通常由光催化半導(dǎo)體和一個(gè)或多個(gè)助催化劑組成。光的吸收和電荷的轉(zhuǎn)移主要是由半導(dǎo)體負(fù)責(zé),催化反應(yīng)則主要發(fā)生在助催化劑的表面。硫化鎘是具有窄帶隙和可調(diào)帶結(jié)構(gòu)的一種很有前途的光催化材料。然而,硫化鎘有著光生載流子復(fù)合率高且光腐蝕嚴(yán)重的缺點(diǎn)。有很多方案可以用于提高其光催化性能,主要包括增加比表面積、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)、摻雜、助催化劑修飾等。本文設(shè)計(jì)了不同的鎳基助催化劑用于修飾硫化鎘基半導(dǎo)體,使其光生載流子分離率和抗腐蝕能力增加。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:（1）使用水熱法合成海膽狀CdS后球磨負(fù)載NiC。負(fù)載了助催化劑NiC的CdS和純相CdS相比,光解水產(chǎn)氫性能顯著提高。在可見光照射下,CdS-4%NiC光催化劑的產(chǎn)氫速率達(dá)到12.84 mmol·g^-1（3 h）,是純相CdS的6倍。這是由于NiC促進(jìn)了CdS表面光生載流子的傳輸速率,提供了更多的產(chǎn)氫活性位點(diǎn)。（2）使用一步水熱法合成了... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣的主要過程[57]

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文51.3.2金屬氧化物催化劑二氧化鈦（TiO2）因其高光催化效率、在極端條件下的高穩(wěn)定性和恰到好處的帶位置成為近幾十年來熱門的光催化劑，可用于光分解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧，光降解空氣水體污染物等多個(gè)方面[9,46,47]。TiO2早起初被用作光催化劑時(shí)為一般的白色TiO2，氫化處理可以得到彩色的TiO2，類如黑色TiO2[48,49]和灰色TiO2[50,51]就有很強(qiáng)的可見和紅外的光吸收。三氧化鎢（WO3）也是一種常見的金屬氧化物光催化劑，也被廣泛應(yīng)用于光催化制氫制氧。Zhang等人將硫化銻（Sb2S3）入WO3中，提高了WO3在可見光照射下的光電催化活性。然后又合成了WO3/Sb2S3的異質(zhì)結(jié)光電催化劑，增強(qiáng)了吸光性，構(gòu)建了合適的帶隙，使光電催化活性大大增強(qiáng)[52]。TaejongPaik等人報(bào)道了一種非化學(xué)計(jì)量的高還原性氧化鎢（WOx）納米線用于直接光催化制氫。與化學(xué)計(jì)量比的WO3相比，WO3氧空位出現(xiàn)，光學(xué)帶隙增加，可以用于以醇為犧牲劑的光催化產(chǎn)氫[53]。1.3.3金屬硫?qū)倩锎呋瘎–dX，X=S，Se，Te）圖1.3CdS、CdSe和CdTe半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)與水分裂氧化還原電位的關(guān)系(pH=0)[57]。Fig.1.3RelationshipbetweenbandstructureofCdS,CdSeandCdTesemiconductorsandredoxpotentialsofwatersplitting(pH=0).

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文8復(fù)合率。第三，以納米粒子的形式制備半導(dǎo)體材料將可以利用量子約束效應(yīng)來打開半導(dǎo)體的帶隙并調(diào)節(jié)能級(jí)。圖1.4（a）生長(zhǎng)過程中的主要步驟，（b）通過調(diào)節(jié)Cd2+注入速率，可以簡(jiǎn)單地控制CdS納米錐、CdS納米銹和CdS納米板的形成的說明示意圖。Fig.1.4Schematicillustrationof(a)themajorstepsinvolvedinthegrowthprocessand(b)theformationofaCdSnanocone,aCdSnanofrustum,andaCdSnanoplate,simplycontrolledbyadjustingCd2+injectionrate.目前，很多不同的形狀的CdS（納米粒子、納米棒、納米片、納米線等）被成功的設(shè)計(jì)并制備出來用于產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)。Yu等人通過在水熱法中調(diào)節(jié)溶劑和硫源設(shè)計(jì)了一系列不同形貌的CdS，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明CdS的形貌和晶型對(duì)光解水產(chǎn)氫起著重要作用[73]。雖然純的CdS半導(dǎo)體材料已經(jīng)被證明有光催化分解水的能力，但其產(chǎn)氫速率和量子效率仍然太低，即使在有犧牲劑存在時(shí)也無法有效利用太陽能。所以人們進(jìn)一步通過其他材料修飾CdS來提高其光催化性能。1.4.2.2固溶體固溶體的合成是一種有效的策略用于加強(qiáng)CdS半導(dǎo)體材料的光催化性能。與原始的CdS

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Covalently integrated core-shell MOF@COF hybrids as efficient visible-light-driven photocatalysts for selective oxidation of alcohols[J]. Guilong Lu,Xiubing Huang,Yang Li,Guixia Zhao,Guangsheng Pang,Ge Wang.  Journal of Energy Chemistry. 2020(04)



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