ZnIn2S4/ZnS復合材料的制備與光催化產氫性能

鄒曉莉， 許靜涵， 宋玉玉， 高宇然， 耿延玲

(青島科技大學 化學與分子工程學院，山東 青島 266042)

化石燃料的快速消耗加劇了能源危機，對人類的發展造成了巨大威脅。除此之外，自然資源的過度應用已經嚴重破壞了生態環境[1-2]。作為綠色清潔能源之一，氫被認為是可持續的化石燃料替代品，探索可持續和環境友好的方法持續生產清潔的氫氣至關重要[3-4]。光催化將水分解成H2被認為是有前途的制備氫氣的重要技術[5]。為了達到實際應用需要的H2釋放效率，人們一直努力尋求高活性和穩定的光催化劑。硫化鋅(ZnS)是一種性能優異的半導體材料，在光催化領域被廣泛研究和應用[6-7]。然而，由于具有較寬的帶隙(約3.6 eV)，ZnS僅在紫外光下具有光催化活性，對太陽能利用率低[8-10]。為了提高ZnS的光催化活性，SU等[11]通過超聲噴霧熱解和化學浴沉積相結合的簡單兩步法制備出具有不同ZnS含量的CdS/ZnS光催化劑，經過兩種處理的樣品均顯示出優異的光催化活性，最高的氫氣生產率55.5 μmol·(g·h)-1。ZHAO等[12]通過溶劑熱合成與兩步煅燒法相結合，制備了以MOF輔助的ZnO/ZnS納米異質結構，用于可見光下的光催化制氫，最優異的催化劑氫氣生產率415.3 μmol·(g·h)-1。

硫銦鋅(ZnIn2S4)可見光響應范圍廣，具有出色的化學穩定性和令人滿意的光學性能[13-15]。重要的是，ZnIn2S4具有合適的帶隙結構，有利于與ZnS匹配形成異質結實現納米復合材料光生載流子的高效分離和遷移，有望合成出一種在可見光響應的光催化劑，提高太陽能的利用率。本研究通過簡單的一步水熱法合成ZnS、ZnIn2S4和一系列的ZnIn2S4/ZnS復合材料。……