金屬硫化物基復合光催化劑制備及性能研究.pdf

1、全球性的能源短缺、愈演愈烈的環境污染以及氣候問題，已經是這個世紀人類所面臨的最具挑戰性的問題。隨著人類社會對于不可再生化石能源的依賴越來越重，安全潔凈可再生的新型能源越來越被人類社會所急需。太陽能是最豐富的、取之不盡的清潔能源，利用高效的催化劑可以將太陽能轉化為化學能，在催化水分解、催化污染物降解等方面極具潛在應用前景。但是目前常用光催化劑皆為貴金屬，成本高昂，難以推廣。非貴金屬基光催化劑由于其價格低廉，儲量豐富，且經過合理的設計和優化

2、，在性能上能達到比肩Pt、Pd等貴金屬催化劑的優點，獲得了催化工業研究者的廣泛關注。過渡金屬硫化物由于其獨特的電化學性質，在電子傳輸方面有獨到的優勢，但是普通的過渡金屬硫化物的可見光響應范圍很窄、光生電子-空穴對極易復合且量子產率低。故此，如何通過對料的選取、設計和調控來克服其缺點是光催化走向應用并發揮其社會價值的關鍵性問題。CdS是一種極優秀的半導體光催化劑，其能帶間隙為2.5 eV，應用價值很高，但是其本身電子-空穴對的復合使其催化

3、性質受到極大限制。因此，本文通過對過渡金屬M(Fe、Co、Ni)硫族化合物的結構設計和調控，同時與CdS進行復合，形成CdS/MxSy復合光催化劑，其光催化性質得到極高提升，且能達到或超越Pt等貴金屬的水平。
　　本研究主要內容包括：⑴以硫酸亞鐵銨和硫脲為原料，利用三元溶劑水熱法制備一維線型FexSy前驅體，然后于惰性氣體氛圍下高溫退火，得到一維線型Fe7S8，通過與CdS QDs的復合，得到復合光催化劑并研究了其光催化水分解的性

4、質。制備過程中的硫源種類、鐵源與硫源的摩爾比、退火溫度、產物形貌以及其與CdS QDs的質量比均對復合光催化劑的產氫性能產生較大影響。優化試驗條件之后最佳催化性質為519.6μmol h-1，優于同條件下的Pt的催化性質。⑵以醋酸鎳為原料，使用簡單的高壓水熱法制備海膽狀Ni3S2納米材料，然后采用二次水熱法，以葡萄糖為原料，制備成Ni3S2@C非貴金屬助催化劑。該復合材料與CdS結合，成為新型高效光催化劑。經過對該催化劑的催化活性考察，