CdSxSe1-x-ZnCr-LDH介孔復(fù)合材料的制備及其光催化性能.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染嚴(yán)重制約著人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，這背后折射出以化石能源為主宰的發(fā)展方式已經(jīng)超出了環(huán)境的承載負(fù)荷，發(fā)展可再生和環(huán)境友好型能源迫在眉睫。近年來(lái)，利用半導(dǎo)體光催化技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能，具有綠色環(huán)保無(wú)污染、反應(yīng)條件溫和易控制等優(yōu)點(diǎn)，因而引起了對(duì)光催化制氫的研究熱潮。然而，太陽(yáng)能利用率低和量子效率低一直是制約光催化技術(shù)發(fā)展的兩大主要因素。由于紫外光僅占據(jù)太陽(yáng)輻射光約4％，而可見(jiàn)光卻占有43%，因此開(kāi)發(fā)新型高效可見(jiàn)光催化劑至關(guān)重

2、要。
　　層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)是一種陰離子型層狀化合物，在甲酰胺中可剝離為表面帶正電荷的二維納米片，且厚度僅為幾納米。類(lèi)似于石墨烯，LDH納米片具有高的比表面積，且能夠與合適的納米顆粒復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)的電子耦合效應(yīng)。本文選用ZnCr-LDH為研究對(duì)象，采用剝離-重組法，將剝離的LDH二維納米片與客體CdSxSe1-x(x=1,0.75,0)納米溶膠通過(guò)靜電作用自組裝形成介孔復(fù)合材料。兩組分間電子緊密聯(lián)系形成異質(zhì)結(jié)，

3、抑制了光生載流子的復(fù)合，拓寬了光響應(yīng)范圍，加快界面間電子遷移速率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料能帶結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控；同時(shí)，ZnCr-LDH納米片的二維屬性能夠有效抑制客體CdSxSe1-x的生長(zhǎng)，使得兩組分緊密且充分接觸，客體能夠較為均勻地分散在納米片上，有助于兩組分間的電子傳遞。因此，CdSxSe1-x/ZnCr-LDH介孔復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化產(chǎn)氫性能。
　　(1) CdS柱撐ZnCr-LDH復(fù)合材料的制備與表征。在可見(jiàn)光下，Cd

4、S/ZnCr-LDH的產(chǎn)氫率為374μmol·h-1·g-1，分別是ZnCr-LDH和CdS的53.4和1.7倍；在模擬太陽(yáng)光下，其產(chǎn)氫率高達(dá)2164μmol·h-1·g-1，分別是主客體的16.9和2.2倍。同時(shí)，柱撐材料表現(xiàn)出良好的光催化循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(2) ZnCr-LDH納米片負(fù)載CdSe納米晶的制備與表征。兩組分間卡片房式無(wú)序堆積形成介孔結(jié)構(gòu)且比表面積顯著增大。在可見(jiàn)光下，CdSe含量為30wt%時(shí)，CdSe/ZnC

5、r-LDH復(fù)合材料的產(chǎn)氫率高達(dá)2196μmol·h-1·g-1，約為ZnCr-LDH的122倍。同時(shí)，復(fù)合材料的光催化循環(huán)穩(wěn)定性良好。
　　(3) ZnCr-LDH納米片負(fù)載CdS0.75Se0.25納米晶的制備與表征。在可見(jiàn)光下，CdS0.75Se0.25含量為30wt%時(shí)，CdS0.75Se0.25/ZnCr-LDH的產(chǎn)氫率高達(dá)3132μmol·h-1·g-1，分別是ZnCr-LDH和CdS0.75Se0.25的174和2.2