光诱导制备还原氧化石墨烯基ZnO-CdS异质结构片光催化制氢研究

来源 :第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiufeng115
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  光催化制氢主要采用半导体材料将太阳能转化为氢能,它作为解决能源危机的一种潜在有效方法,得到了广泛的关注和研究.以Z型载流子迁移为主光催化异质结构材料,可通过保留高氧化还原能力的光生电子和空穴,来提高光催化制氢速率[1-3].而在异质结构光催化材料中的界面状态直接影响不同组元相间的载流子迁移,从而影响光催化制氢效率.因此如何提升异质结构材料的界面结合状态成为提高光催化制氢效率的关键.在ZnO-CdS异质结构材料研究过程中,我们曾尝试通过优化ZnO界面获取具有金属属性的表面,来增强其表面载流子迁移率,从而使异质结构的光催化制氢活性得以提高[3].并且在ZnO和CdS间构建一个金属镉核作为载流子转移通道,使界面间的载流子迁移更加流畅,进而获得较高的光催化制氢效率[2].但金属镉作为一种重金属对环境有较大污染,因此需要寻找一种环境友好型的载流子转移通道的构建材料.还原氧化石墨烯具有高的载流子迁移率、高比表面积的二维结构以及适合的费米能级(低于氧化性的导带底),非常适合作为ZnO-CdS异质结构的载流子迁移通道,提升光催化制氢效率.这里我们采用光诱导的方法在氧化石墨烯表面吸附、生长、形成氧化锌纳米片和硫化镉纳米颗粒,获得以还原氧化石墨烯为基的ZnO-CdS异质结构纳米片[1].该异质结结构纳米片厚度小于30 nm缩短了体相内光生载流子迁移的距离,其中还原氧化石墨烯作为ZnO上光生电子和CdS上光生空穴的Z型复合通道,使异质结构纳米片的光催化制氢速率达到1.1 mmol h-1(100 mg).这里光诱导制备的ZnO-CdS/RGO异质结构片的光催化制氢速率是无光诱导材料的2.6 倍.
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