鹽酸后處理制備高效制氫光催化劑Zn2In2S5

彭紹琴, 李紫琴, 黃銘濤, 李越湘

(南昌大學(xué)化學(xué)系, 南昌 330031)

光催化分解水制氫作為一種直接利用太陽能生產(chǎn)清潔能源的重要潛在方法受到廣泛關(guān)注[1～4]. 但在實際應(yīng)用過程中, 由于多數(shù)催化劑對太陽能利用率低, 穩(wěn)定性差, 導(dǎo)致制氫效率低. 更好地利用太陽能和提高光催化制氫效率仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)[5～10]. 三元硫化物固溶體ZnmIn2Sm+3(m=1～5, 整數(shù))可吸收可見光, 穩(wěn)定性好且具有合適的析氫能帶結(jié)構(gòu), 因而引起了人們極大的興趣[11～14]. ZnmIn2Sm+3固溶體的組成、晶體結(jié)構(gòu)、形貌和結(jié)晶度等對其光催化制氫性能都有影響[15～17]. 通常采用水熱方法合成ZnmIn2Sm+3固溶體, 但產(chǎn)物往往缺陷較多, 結(jié)晶度低, 造成光催化制氫活性不高. 為了提高ZnmIn2Sm+3固溶體的結(jié)晶度和活性, 人們在合成過程中采用了加入表面活性劑或有機溶劑的方法[18～20], 但制備過程較復(fù)雜, 提高了制氫成本.

本文采用水熱法制備了ZnIn2S4固溶體. 于室溫下對ZnIn2S4固溶體用稀HCl進(jìn)行后處理, 制得了系列ZnmIn2Sm+3(m≥2, 整數(shù))固溶體, 研究了不同固溶體的可見光光催化制氫性能.

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

六水合硫酸銦(分析純, 上海寧溶化學(xué)試劑有限公司); 七水合硫酸鋅、硫代乙酰胺、三乙醇胺(TEDA)、鹽酸和無水乙醇(分析純, 上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司).

XD-2/3型X射線衍射儀(XRD, 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司); FEI Talos F200X型掃描電子顯微鏡(SEM, 美國FEI公司); JEM-2100型透射電子顯微鏡(TEM, 日本JEOL公司); U3310型紫外-可見漫反射儀(UV-Vis DRS, 日本日立公司); F-7000型熒光光譜儀(PL,日本日立公司); ESCALAB250Xi型X射線光電子能譜儀(XPS, 英國Bede公司), AlKα靶(1486.6 eV), 采……