贵金属Pt负载对CdS可见光催化分解水产氢性能的影响综合实验设计
发布时间：2021-03-08 03:51
为使学生深入了解化学学科与材料、能源等热点研究领域的密切相关性,培养学生综合分析问题、解决问题的能力以及创新思维,设计了贵金属Pt负载CdS光催化剂的可见光催化分解水制氢综合化学实验.实验用溶剂热法制备纳米CdS光催化剂,采用粉末X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及氮气吸附-脱附测试对其进行了表征.在Na2S-Na2SO3牺牲体系中,可见光照射下考察了CdS光催化剂的分解水产氢性能,并采用原位光沉积的方法负载0.5%的贵金属Pt作为对比.实验结果表明,贵金属Pt的负载可以有效提高CdS光催化剂的分解水产氢性能,CdS负载Pt后活性提高至原来的2.1倍,显示出Pt作为助催化剂在半导体光催化体系中的重要作用.该实验的设计综合性较强、理论与实验相结合,有利于培养学生的实验操作能力及数据分析处理能力,同时加强对理论知识的理解.
【文章来源】：云南大学学报(自然科学版). 2020,42(S2)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
可见光催化分解水制氢反应实验装置示意图
合成得到CdS光催化剂的晶型用粉末X-射线衍射(XRD)进行分析.如图2所示,在2θ角为26.5°,30.7°,44.0°,52.2°,70.6°,81.0°等处的衍射峰分别对应(111),(200),(220),(311),(331)和(422)晶面,与JCPDS No.80-0019的衍射峰位置及相对强度符合,且无其他杂峰出现,说明样品为立方相CdS,不含有其他物相.但衍射峰宽化较为严重,说明样品组成的晶粒可能很小.CdS光催化剂的比表面积与孔结构数据用低温氮吸附法分析.图3(a)是其氮气吸附/脱附曲线,该曲线属于IUPAC Ⅳ型曲线,在中等相对压力下具有明显的回滞环,但吸附平台不明显,说明样品可能具有介孔结构,但孔结构不规整,可能是晶粒之间的堆积孔或狭缝孔.图3(b)为该样品的BJH孔径分布曲线,由图可见曲线峰值出现在孔直径3～4 nm处,但峰较宽,50 nm以下均有分布.说明样品确实具有结构不规整的介孔孔结构.该样品的BET比表面积为139.4 m2/g,BJH孔体积为0.23 cm3/g,平均孔径5.0 nm.
CdS光催化剂的比表面积与孔结构数据用低温氮吸附法分析.图3(a)是其氮气吸附/脱附曲线,该曲线属于IUPAC Ⅳ型曲线,在中等相对压力下具有明显的回滞环,但吸附平台不明显,说明样品可能具有介孔结构,但孔结构不规整,可能是晶粒之间的堆积孔或狭缝孔.图3(b)为该样品的BJH孔径分布曲线,由图可见曲线峰值出现在孔直径3～4 nm处,但峰较宽,50 nm以下均有分布.说明样品确实具有结构不规整的介孔孔结构.该样品的BET比表面积为139.4 m2/g,BJH孔体积为0.23 cm3/g,平均孔径5.0 nm.进一步用TEM分析样品的微观形貌.如图4(a)所示,CdS光催化剂由大量颗粒堆积而成,由于CdS颗粒非常细小,聚集现象较为严重.从图4(b)可进一步观察到颗粒相互堆叠的状况,晶格衍射条纹也清晰可见,单个CdS颗粒的大小约为5 nm左右,证明合成出的CdS光催化剂是纳米粉体,这也是导致XRD衍射峰宽化的主要原因.
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜卟啉合成及其敏化二氧化钛光催化剂的制备——一个大学化学综合性实验[J]. 南志祥,李珺,张逢星,白银娟. 大学化学. 2017(04)
[2]嵌碳TiO2的快速制备及其光催化制氢特性——介绍一个材料综合实验[J]. 李乔丹,马晓清,崔晓莉. 大学化学. 2017(02)
[3]可见光催化剂Ag/Ag2O制备及其对染料脱色降解[J]. 徐瑛,余火根,貊艳平,宋佳,李永安. 化学教育. 2016(22)
[4]基于可见光催化分解水制氢的物理化学综合实验设计[J]. 刘钢,朱万春. 大学化学. 2016(09)
[5]表面反应在半导体光催化水分解过程中的重要性[J]. 常晓侠,巩金龙. 物理化学学报. 2016(01)
[6]太阳能光催化制氢的科学机遇和挑战[J]. 李灿. 光学与光电技术. 2013(01)
[7]在物理化学实验中引入纳米光催化综合实验[J]. 周爱秋,马跃宁,许效红. 大学化学. 2012(06)
本文编号：3070360
【文章来源】：云南大学学报(自然科学版). 2020,42(S2)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
可见光催化分解水制氢反应实验装置示意图
合成得到CdS光催化剂的晶型用粉末X-射线衍射(XRD)进行分析.如图2所示,在2θ角为26.5°,30.7°,44.0°,52.2°,70.6°,81.0°等处的衍射峰分别对应(111),(200),(220),(311),(331)和(422)晶面,与JCPDS No.80-0019的衍射峰位置及相对强度符合,且无其他杂峰出现,说明样品为立方相CdS,不含有其他物相.但衍射峰宽化较为严重,说明样品组成的晶粒可能很小.CdS光催化剂的比表面积与孔结构数据用低温氮吸附法分析.图3(a)是其氮气吸附/脱附曲线,该曲线属于IUPAC Ⅳ型曲线,在中等相对压力下具有明显的回滞环,但吸附平台不明显,说明样品可能具有介孔结构,但孔结构不规整,可能是晶粒之间的堆积孔或狭缝孔.图3(b)为该样品的BJH孔径分布曲线,由图可见曲线峰值出现在孔直径3～4 nm处,但峰较宽,50 nm以下均有分布.说明样品确实具有结构不规整的介孔孔结构.该样品的BET比表面积为139.4 m2/g,BJH孔体积为0.23 cm3/g,平均孔径5.0 nm.
CdS光催化剂的比表面积与孔结构数据用低温氮吸附法分析.图3(a)是其氮气吸附/脱附曲线,该曲线属于IUPAC Ⅳ型曲线,在中等相对压力下具有明显的回滞环,但吸附平台不明显,说明样品可能具有介孔结构,但孔结构不规整,可能是晶粒之间的堆积孔或狭缝孔.图3(b)为该样品的BJH孔径分布曲线,由图可见曲线峰值出现在孔直径3～4 nm处,但峰较宽,50 nm以下均有分布.说明样品确实具有结构不规整的介孔孔结构.该样品的BET比表面积为139.4 m2/g,BJH孔体积为0.23 cm3/g,平均孔径5.0 nm.进一步用TEM分析样品的微观形貌.如图4(a)所示,CdS光催化剂由大量颗粒堆积而成,由于CdS颗粒非常细小,聚集现象较为严重.从图4(b)可进一步观察到颗粒相互堆叠的状况,晶格衍射条纹也清晰可见,单个CdS颗粒的大小约为5 nm左右,证明合成出的CdS光催化剂是纳米粉体,这也是导致XRD衍射峰宽化的主要原因.
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜卟啉合成及其敏化二氧化钛光催化剂的制备——一个大学化学综合性实验[J]. 南志祥,李珺,张逢星,白银娟. 大学化学. 2017(04)
[2]嵌碳TiO2的快速制备及其光催化制氢特性——介绍一个材料综合实验[J]. 李乔丹,马晓清,崔晓莉. 大学化学. 2017(02)
[3]可见光催化剂Ag/Ag2O制备及其对染料脱色降解[J]. 徐瑛,余火根,貊艳平,宋佳,李永安. 化学教育. 2016(22)
[4]基于可见光催化分解水制氢的物理化学综合实验设计[J]. 刘钢,朱万春. 大学化学. 2016(09)
[5]表面反应在半导体光催化水分解过程中的重要性[J]. 常晓侠,巩金龙. 物理化学学报. 2016(01)
[6]太阳能光催化制氢的科学机遇和挑战[J]. 李灿. 光学与光电技术. 2013(01)
[7]在物理化学实验中引入纳米光催化综合实验[J]. 周爱秋,马跃宁,许效红. 大学化学. 2012(06)
本文编号：3070360
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