金属硫化物/石墨烯复合光催化材料产氢性能研究

发布时间：2021-04-02 10:48

　　随着化石能源的日益枯竭和全球能源需求的持续增长,环境和能源问题已经成为了人类所面临的有史以来最大规模、最为严峻的挑战。开发环境友好、来源丰富的新能源以应对能源危机已成为关系到国家可持续发展和人民基本生活的战略性问题,而通过半导体光催化剂分解水制氢无疑是最吸引人的手段之一。在众多光催化材料中,金属硫化物光催化剂因其优异的光催化制氢性能受到了研究者的广泛关注。本文合成了一系列具有优异光催化性能的金属基硫化物光催化材料,系统研究了材料结构、微观形貌、助催化剂、价带结构等与其催化性能之间的关系。首先利用分子自组装方法一步水热合成了CdS/MoS₂/石墨烯空心球。半胱氨酸的分子结构是控制复合材料形态的关键。由于其独特的空心球结构和优异的电荷分离能力,CdS/5 wt%MoS₂/2 wt%石墨烯空心球表现出优异的可见光产氢性能。进一步利用荧光光谱、电化学阻抗和Mott-Schottky等手段研究石墨烯和二硫化钼的协同效应。在此基础上,为了调整催化剂的价带结构和减少Cd元素的用量,采用金属Zn替代了部分的Cd,制备了Cd1-xZnxS/MoS_2<... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光催化反应分类图(张军，2010)

中国地质大学(北京）工程硕士学位论文带的位置应比氢的还原电位更低，价带的位置应该比氧的氧化电位更高。光催化分解水的主要过程如图所示(高镰，2002)。主要有以下三个部分：(1) 半导体光催化材料被一定能量的光所激发，产生光生电子(e-)和空穴(h+)。(2) 光生电子空穴对迅速迁移到半导体材料表面参与到催化反应中。(3) 迁移到材料表面的电子可以与水中的质子发生还原反应，这也是光催化产氢反应的关键步骤。

图 2-1 CdS/MoS2/graphene 复合光催化剂的 XRD 图dS/MoS2/石墨烯复合空心球的 Raman 分析S/MoS2/石墨烯复合光催化剂的拉曼光谱如图 2-2 所示，在 293 886 cm-1位置出现了 CdS 的三个特征峰。在 1338 cm-1和 1588石墨烯相对应的 D，G 特征峰，证明了石墨烯成功复合。(Dzh

【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体光催化研究进展与展望[J]. 韩世同,习海玲,史瑞雪,付贤智,王绪绪.  化学物理学报. 2003(05)
[2]过渡金属离子掺杂改性TiO2的光催化性能研究进展[J]. 刘畅,暴宁钟,杨祝红,陆小华.  催化学报. 2001(02)
[3]氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势[J]. 王艳辉,吴迪镛,迟建.  化工进展. 2001(01)
[4]光催化自清洁陶瓷的制备及其特性[J]. 刘平,王心晨,付贤智.  无机材料学报. 2000(01)

博士论文
[1]复合金属硫化物光催化剂的制备及其可见光活性研究[D]. 张军.武汉理工大学 2010



本文编号：3115138