CdxMn1-xS光催化劑的制備及其光解水制氫性能的中期報(bào)告

CdxMn1-xS光催化劑的制備及其光解水制氫性能的中期報(bào)告一、研究背景氫氣作為一種新型、清潔、高效的能源，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。光解水制氫是一種綠色、環(huán)保的制氫方法，具有巨大的潛力。光催化劑作為光解水制氫的重要組成部分，對(duì)光解水制氫的效率和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。CdS等二價(jià)離子半導(dǎo)體材料是光催化劑中最常用的材料之一，但是其在可見(jiàn)光區(qū)的光吸收能力較弱，限制了其光催化活性。因此，探究CdS與其他半導(dǎo)體材料（如MnS）復(fù)合后的光催化性能，是近年來(lái)備受關(guān)注的課題。二、研究目的本次實(shí)驗(yàn)旨在制備CdS與MnS復(fù)合型光催化劑，并測(cè)試該催化劑在光解水制氫中的光催化性能。具體目的如下：1.制備CdS與MnS復(fù)合型光催化劑；2.對(duì)CdS、MnS、CdS與MnS復(fù)合型光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征；3.測(cè)試CdS、MnS、CdS與MnS復(fù)合型光催化劑在光解水制氫中的光催化性能，研究不同催化劑對(duì)于光解水制氫活性的影響；4.探究光照時(shí)間、光照強(qiáng)度、溶液pH值等條件對(duì)光催化劑活性的影響。三、研究?jī)?nèi)容和方法1.光催化劑制備利用沉淀法制備CdS與MnS納米顆粒，再通過(guò)氫氣還原將其還原為MnS，并制備CdS與MnS復(fù)合型光催化劑。制備過(guò)程如下：（1）制備CdS納米顆粒用硫化氫氣體還原Cd（NO3）2的水溶液，生成CdS沉淀。反應(yīng)方程式如下：Cd（NO3）2（aq）+H2S（aq）→CdS（s）+2HNO3（aq）（2）制備MnS納米顆粒按照上述方法，在硫化氫氣氛下處理MnCl2的水溶液，生成MnS沉淀。（3）復(fù)合CdS和MnS將CdS、MnS分別轉(zhuǎn)移到乙醇中，再進(jìn)行超聲處理，使其充分混合。然后，將CdS和MnS的混合物在氬氣氣氛中加熱至500°C，還原MnS。2.光催化劑表征利用X射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等測(cè)試手段，對(duì)制備的CdS、MnS和CdS/MnS光催化劑進(jìn)行表征。3.光解水制氫實(shí)驗(yàn)制備好光催化劑后，將其加入含有還原劑（甲醇）和發(fā)色劑（酸性洋紅）的水溶液中，并在可見(jiàn)光照射下進(jìn)行光解水制氫實(shí)驗(yàn)。利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定反應(yīng)溶液中氫氣含量的變化，并研究實(shí)驗(yàn)條件（如光照時(shí)間、光照強(qiáng)度、溶液pH值等）對(duì)光催化劑活性的影響。四、預(yù)期結(jié)果1.成功制備CdS和MnS納米顆粒，并制備出CdS與MnS復(fù)合型光催化劑。2.利用XRD、TEM、SEM等表征手段，對(duì)制備的光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。3.測(cè)試CdS、MnS、CdS與MnS復(fù)合型光催化劑在光解水制氫中的光催化性能，研究不同催化劑對(duì)于光解水制氫活性的影響。4.探究光照時(shí)間、光照強(qiáng)度、溶液pH值等條件對(duì)光催化劑活性的影響。五、參考文獻(xiàn)1.Chen,Z.,Cao,M.,Wang,Y.,&Wang,X.(2019).CdS/MnSheterojunctionnanorods:facilesynthesisandenhancedphotocatalyticproperties.JournalofMaterialsChemistryA,7(34),19778-19785.2.Li,Y.,Xu,H.,Liu,Y.,Liang,Y.,Wu,J.,&Teng,F.(2018).EnhancedphotocatalyticactivityofCdS-MnSheterojunctionsforhydrogenevolutionundervisiblelightirradiation.RSCAdvances,8(8),3898-3906.3.Wu,J.,Xiao,Y.,Yan,Y.,Zhang,Y.,&Yu,J.(2017).AnovelCdS/MnSphotocatalystforhydrogenevolu