一维CdS-Co_9S_8复合材料的制备及光催化产氢性能

通过溶剂热法将Co_9S_8纳米粒子负载在一维CdS纳米棒上,形成一维异质结复合材料用于光催化产氢。结合X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射等表征了材料的组成、微观结构、光学性能等,并进行光催化产氢性能测试。结果表明,当Co_9S_8的负载量为CdS质量的10%时复合材料具有最佳的产氢速率18.72 mmol·g~(-1)·h~(-1),约为CdS产氢速率的16倍。此外复合材料还表现出良好的循环稳定性,在连续12 h光催化产氢测试中,产氢性能没有明显下降。探讨了材料的电荷转移机制,从瞬态光电流、交流阻抗、光致发光等表征结果可知,一维异质结CdS-Co_9S_8可以显著提高光生电子-空穴对的迁移分离效率,从而显著提高材料光催化产氢性能。     

新型光催化剂ZrW_2O_7(OH)_2(H_2O)_2的光解水产氢产氧性能

以水热反应法制备了ZrW2O7(OH)2(H2O)2粉体,利用TG-DTA、XRD、DRS和BET等手段对其理化性能进行表征,并考察了其在紫外光照射下分别以CH3OH为电子给体和以AgNO3为电子受体时的光解水产氢产氧性能.结果表明:制备的样品为结晶良好且晶相单一的四方相ZrW2O7(OH)2(H2O)2粉体,吸收边为310nm,带隙值为3.9eV,比表面积为5.9m2/g.在以CH3OH为电子给体的条件下,0.3wt%Pt/ZrW2O7(OH)2(H2O)2的光解水产氢平均速率为3.7μmol/h,以AgNO3为电子受体的条件下ZrW2O7(OH)2(H2O)2的产氧平均速率为27.8μmol/h.本研究表明,包含OH基的ZrW2O7(OH)2(H2O)2具有光解水产氢产氧能力,能带结构符合光解水要求,是一种新型的光解水材料.     

Z-机制光催化剂Cd1-xZnxS@WO3-x和Cd1-xZnxS@WO3-x/CoOx/NiOx及其高效可见光解水产氢活性研究（英文）

人工Z-机制光催化剂因其同时具有光吸收范围宽、电荷分离效率高以及载流子氧化还原能力强等优势受到了研究者们的广泛关注.然而,设计和制备能够利用太阳能进行高效光解水产氢的低成本、高稳定性非贵金属Z-机制光催化剂仍具有挑战性.本文报道了一种新颖的全固态Z-机制光催化剂Cd1-xZnxS@WO3-x,该催化剂纳米结构是由氧缺陷WO3-x非晶层包覆Cd1-xZnxS纳米棒组成.研究结果表明,由于适量的Zn掺杂使得Cd1-xZnxS具有更强的产生还原性电子能力,同时, WO3-x超薄非晶层中引入的氧空位(W^5+/OVs)有效地促进了电荷的分离,使得该Z-机制Cd1-xZnxS@WO3-x光催化材料具有优异的光催化产氢反应(HER)活性,且显著高于贵金属Pt负载的Cd1-xZnxS纳米棒(Pt/Cd1-xZnxS及绝大多数WO3和CdS基光催化剂.优化后的Cd1-xZnxS@WO3-x复合光催化剂的HER速率可达21.68 mmol h^-1g^-1.进一步通过原位光沉积负载CoOx和NiO--x双共催化剂, Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox复合材料的活性高达28.25 mmol h^-1g^-1,约为Pt/Cd1-xZnxS的12倍.计算结果表明, Cd1-xZnxS@WO3-x在420 nm激发光下的HER表观量子产率(AQY)为34.6%,而负载CoOx和Ni Ox双共催化剂后的Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox的AQY提高到了60.8%.此外, Cd1-xZnxS@WO3-x和Cd1-xZnxS@WO3-x/CoOx/NiOx均表现出了良好的长时间HER稳定性.该工作将为理性设计和制备高效光解水产氢催化剂提供新视角.     

2D/1D复合材料C_3N_4/CdS的构筑及其光催化制氢性能研究

利用超声-沉积法将CdS纳米线复合到C3N4表面,制备出一系列2D/1D复合C3N4/CdS光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和荧光光谱(PL)等手段对复合材料的晶体结构、微观形貌和光学性能进行了表征和分析。采用可见光光催化分解水产氢的方法对其光催化性能进行评价,考察了复合催化剂的构筑方法以及CdS含量对复合光催化剂活性的影响,同时对影响其光催化性能的因素和机理进行了探讨。研究结果表明,CdS纳米线的引入在C3N4表面形成了无机/有机异质结构,显著提高了光催化产氢活性,且复合物中CdS与C3N4质量比为0.1时的产物光催化活性较佳。     

新型硼氢化钠水解制氢催化剂的制备与性能研究

真空条件下以分子筛(MS)为载体采用浸渍-还原法合成新型(Co-Ce-B)/MS催化剂,通过硼氢化钠水解制氢实验完成了催化剂筛选、性能测试及循环稳定性验证,对新鲜催化剂及使用数次后的催化剂进行了SEM、XRD表征。实验及表征结果表明,Co是主要活性金属,Ce作为催化剂助剂对提高催化剂活性有明显效果,当Ce/(Co+Ce)为5%时,催化剂活性最高,催化产氢反应的平均产氢速率达0.786l·min-1·g(catalysts)-1;活性组分以无定型的非晶态负载于载体并形成大量的"二次"孔道结构;循环使用后的催化剂仍具有很好的催化活性,但随着使用次数的增加,活性组分有富集现象。     

[Ru(bpy)2L](PF6)2 /Pt/TiO2光催化剂的合成及其可见光驱动分解水产氢性能研究

合成了一个新的光敏配合物[Ru(bpy)2L](PF6)2(RHIPB,L=2-羟-4-(1-氢咪唑并[4,5-f]1,10-邻菲罗啉)基苯甲酸),通过IR、MS、UV-Vis、SEM、XRD、CV等手段对目标化合物的结构和性质进行了表征。以RHIPB为光敏剂,制备了光催化剂6%RHIPB/0.5%Pt/TiO2(质量分数)(Ⅰ),系统考察并优化了目标光化剂的光催化分解水产氢性能。实验结果表明:在100mL含50mg复合光催化剂6%RHIPB/0.5%Pt/TiO2的水中,当牺牲剂TEOA浓度为5%(体积比),pH=5时,在可见光照射下,催化剂可持续产氢3h,平均产氢速率2578μmol·h-1·g-1。机理研究表明激发态的光敏剂分子RHIPB*可以将电子注入TiO2的导带,从而激发催化反应。     

W18O49/C-TiO2直接Z型光催化剂的制备及光解水制氢性能

采用水热法制备W18 O49/C-TiO2直接Z型光催化剂.使用XRD,SEM,TEM,HRTEM,PL等测试手段对样品的结构、形貌、光生载流子的输运特性及能带结构进行表征.在模拟太阳光照射下,不添加任何牺牲剂,研究样品的光解水制氢性能及其量子效率.结果表明:W18 O49/C-TiO2直接Z型光催化剂的构建显著提高催化剂的光吸收性能,加速光生电荷的分离和传输,使更多的光生电子参与光催化还原反应,从而使样品具有高效的光催化活性.光解水制氢测试显示,W18 O49/C-TiO2直接Z型异质结在模拟太阳光照射下,在不添加任何牺牲剂的条件下,产氢速率达209μmol·h-1·g-1,并具有较强的光催化稳定性,在24 h的循环测试中,产氢量保持不变.     

S掺杂TiO_2/石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢

为了提高TiO2光解水制氢的光催化性能,通过水热合成法一步制备了S掺杂TiO2/石墨烯(RGO)复合催化剂。采用XRD、XPS、FT-IR、TEM、UV-Vis等测试方法对其进行了表征,并研究了复合催化剂光催化分解水制氢性能。结果表明,在S-TiO2/RGO复合催化剂中,TiO2以14nm左右的纳米颗粒分散在石墨烯片层上;与同等条件下制备的TiO2相比,复合催化剂在可见光区的吸收明显增强;当m(S)∶m(RGO)∶m(TiO2)为1∶0.1∶25时,所制备的复合催化剂在同等条件下产氢速率最大,为141.7μmol/h。     

非晶态合金Ru-B/ZrO_2催化剂催化硼氢化钠水解制氢性能的研究

采用浸渍还原法制备了负载型非晶态合金Ru-B/ZrO_2催化剂,并考察了ZrO_2织构性质、第四周期过渡金属助剂、催化剂量、反应温度和催化剂循环使用性能对Ru-B/ZrO_2催化剂催化硼氢化钠水解产氢性能的影响。结果表明:随载体ZrO_2比表面积增加,Ru-B/ZrO_2催化剂比表面积增加,活性组分Ru-B比表面积增加,催化剂活性升高。第四周期过渡金属作助剂不利于Ru-B/ZrO_2催化剂催化硼氢化钠产氢速率的提高。载体ZrO_2比表面积为90m~2/g,Ru-B/ZrO_2催化剂的比表面积最大为86m~2/g。在303K时,0.005g该催化剂催化硼氢化钠水解产氢速率为13264mL/(min·g)(Ru),活化能为35.33kJ/mol。循环使用5次后,催化剂产氢速率仍保持初次速率的88%。     

电沉积法制备三维泡沫镍负载钴催化剂及其工艺条件优化

多孔泡沫镍具有质轻、比表面积大、渗透性较好等特点,广泛应用于锂电池、超级电容器、燃料电池等新能源材料领域。本工作采用电沉积法在泡沫镍表面负载了非贵金属钴催化剂,通过排水法测试了其硼氢化钠醇解产氢性能。XRD测试结果显示,催化剂活性组分钴呈现α相,从SEM结果可以看出Co/Ni-foam催化剂表面平整、光滑,且具有三维立体结构,有利于催化反应过程中气液两相流动。考察电沉积法过程中电沉积时间、镀液温度、电流密度、镀液浓度等因素对催化剂产氢性能的影响,优化制备工艺。在电沉积时间为1.5h、镀液温度为40℃、电流密度为5mA/cm~2、镀液浓度为50g/L时,其硼氢化钠醇解产氢速率高达17 685.81mL·min~(-1)·g~(-1)(Co),在便携式制氢技术中具有广阔的应用前景。