研究目的
构建雪花状Cu2S/Zn0.5Cd0.5S p-n异质结光催化剂以增强可见光驱动的析氢光催化活性。
研究成果
CS/ZCS p-n异质结光催化剂通过高效的电荷分离与转移显著提升了光催化产氢性能,在最佳Cu2S含量为3 wt%时实现了较高的产氢速率和量子效率。雪花状形貌与异质结结构共同促进了性能提升与稳定性增强。
研究不足
该研究仅限于特定的合成条件和材料;在实际应用中的可扩展性和长期稳定性可能需要进一步优化。使用牺牲剂(硫化钠和亚硫酸钠)可能无法满足大规模制氢的可持续性要求。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用水热法和煅烧法合成雪花状Cu2S/Zn0.5Cd0.5S异质结光催化剂,形成p-n异质结以改善电荷分离,在可见光下提升光催化产氢性能。
2:5Cd5S异质结光催化剂,形成p-n异质结以改善电荷分离,在可见光下提升光催化产氢性能。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品包括纯Cu2S、纯Zn0.5Cd0.5S及不同Cu2S含量(1-10 wt%)的复合材料,由Zn(NO3)2·6H2O、Cd(NO3)2·4H2O、硫代乙酰胺、CuCl2·2H2O、乙二胺和硫脲等化学前驱体制备。
3:2S、纯Zn5Cd5S及不同Cu2S含量(1-10 wt%)的复合材料,由Zn(NO3)2·6H2O、Cd(NO3)2·4H2O、硫代乙酰胺、CuCl2·2H2O、乙二胺和硫脲等化学前驱体制备。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包含水热合成用高压釜、真空蒸馏装置、玛瑙研钵、D8 Advance衍射仪(XRD)、配备EDX的Gemini扫描电镜、JEM-2100透射电镜、UV-3600分光光度计(DRS)、FLS 920光谱仪(PL)、ESCALAB250 XPS、Micromeritics ASAP2020(BET)、IM6电化学工作站、光催化活性评价系统(CEL-SPH2N-D9)、300 W氙灯(CEL-HXF300H5)及GC-7900气相色谱仪。材料包括乙醇、去离子水、Na2S、Na2SO3及多种化学前驱体。
4:9)、300 W氙灯(CEL-HXF300H5)及GC-7900气相色谱仪。材料包括乙醇、去离子水、Na2S、Na2SO3及多种化学前驱体。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:Zn0.5Cd0.5S在160°C下水热反应24小时;Cu2S在80°C下水热反应8小时;复合材料通过混合后100°C煅烧1小时制备。表征手段包括XRD、SEM、TEM、EDX、DRS、PL、XPS、BET、光电化学测试及可见光下牺牲剂辅助的光催化产氢实验。
5:5Cd5S在160°C下水热反应24小时;Cu2S在80°C下水热反应8小时;复合材料通过混合后100°C煅烧1小时制备。表征手段包括XRD、SEM、TEM、EDX、DRS、PL、XPS、BET、光电化学测试及可见光下牺牲剂辅助的光催化产氢实验。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:通过XRD进行物相鉴定,SEM/TEM观察形貌,EDX分析元素组成,DRS研究光学性质,PL评估电荷分离,XPS测定化学状态,BET计算比表面积,电化学测量分析电荷转移,GC定量检测H2产量。AQE基于光照强度与产氢量计算得出。
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