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硫化镉基高效光催化制氢研究取得新进展

发布日期:2016-05-19发表者:浏览次数:

近日,《ChemSusChem(IF2014=7.657) 和《Catalysis Science & Technology(IF2014=5.426) 在线发表了我院向全军副教授等人在硫化镉基高效光催化制氢研究方面取得的新进展。成果论文以“Hierarchical layered WS2/graphene-modified CdS nanorods for efficient photocatalytic hydrogen evolution”和“Enhancement of photocatalytic H2-production activity of CdS nanorods by cobalt-based cocatalysts modification”为题,分别报道了石墨烯/硫化钨分等级层状复合物增强硫化镉可见光催化分解水制氢活性,和各种类型钴化合物修饰硫化镉纳米棒增强光催化产氢活性的作用机制。

半导体光催化分解水制氢技术可以将太阳能转化为洁净、环境友好的氢能,从根本上解决人类面临的能源短缺和环境污染问题。硫化镉光催化剂是一种最具潜力的环境净化与太阳能转化的重要光催化材料,是当前国际环境和能源等领域的研究前沿和热点。传统未改性硫化镉光催化剂存在严重光腐蚀和光生载流子易复合的缺陷,导致硫化镉光催化量子效率低。向全军等人通过溶剂热和水热合成方法制备了石墨烯/硫化钨/硫化镉三元复合物光催化材料,实现在无Pt为助催化剂条件下的高效可见光光催化分解水产氢。这种三元复合材料的可见光光催化产氢速率为1842 μmol h-1 g-1,在波长420 nm辐射条件下的表观量子效率高达21.2%研究发现石墨烯/硫化钨复合体可以作为硫化镉光催化产氢的共催化剂,减少光生电子和空穴的复合,极大增强光催化产氢活性,相关结果发表在ChemSusChem,向全军为第一作者和通讯作者

           

此外,了进一步提高硫化镉可见光光催化产氢活性,促进硫化镉光生电子转移和分离,该研究组采用各种类型钴化合物修饰硫化镉纳米棒。研究结果表明,四氧化三钴修饰硫化镉(CdS-Co3O4)样品具有最高的可见光光催化产氢活性,这主要是由于nCdSpCo3O4半导体材料在界面形成了pn结,极大减少光生电子和空穴的复合。通过光电化学测试手段进一步论证了该pn异质结构增强硫化镉产氢活性的作用机制,该成果发表在Catalysis Science & Technology》上,2013级博士研究生郎笛为第一作者,向全军为通讯作者

          

上述研究成果在硫化镉光催化分解水产氢的研究中具有重要意义,可以深入理解硫化镉多元复合光催化材料的催化作用机理,在此基础上进一步研究低成本助催化剂修饰的硫化镉光催化剂,为新型光催化剂的发展提供新思路。该研究受到了国家自然科学基金、华中农业大学自主创新基金和人才培育基金的资助。

论文在线网址:

1. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201501702/full

2. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/cy/c6cy00753h