NiS_(x)/氮掺杂g-C_(3)N_(4)光催化剂的制备及其光催化产氢综合实验

能源与社会发展密切相关,氢能是一种清洁无污染的能源,利用光催化制氢技术成为解决能源问题的一种有效途径。为了丰富实验教学内容,本文将科研引入到实验课程,设计了利用简单的高温热聚合法制备氮掺杂氮化碳并使用光化学合成方法将镍硫化物负载其表面来制备光催化复合材料并对其进行光催化分解水产氢性能研究的综合实验。采用X射线衍射、X射线光电子能谱等对材料的物相结构和表面元素价态进行表征,并且通过紫外-可见漫反射光谱和光致发光光谱分析了材料的光吸收能力和光生载流子的复合情况。另外,也研究了可见光下该材料光催化分解水产氢性能。通过该实验提高了学生的综合实验素质,也激发了学生的创新思维。

In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合催化剂的制备及其可见光催化性能的研究

制备了氮掺杂石墨氮化碳(N-g-C_(3)N_(4))负载Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体复合材料,并以此为基础复合另一种优秀的半导体催化剂In_(2)O_(3)制得In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)催化剂,通过三者的复合界面加速电子的传输和阻碍电子-空穴对的复合以提升光催化性能。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射对所制备的催化剂微观形貌和结构进行表征,利用电化学工作站进行瞬态光电流测试和气相色谱仪对产氢性能进行测试。结果表明,采用两步水热法制备得到较好分散的In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合催化剂;在In_(2)O_(3)和Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)质量比为4∶10时具有最好的催化效果,产氢量为100.22μmol,产氢速率为21.760μmol/h,说明In_(2)O_(3)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合光催化剂有较好电荷载体的快速迁移能力及稳定性。

Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合催化剂的制备及其可见光催化性能的研究

采用两步水热法制备了分散性较好的镉锌硫基/氮掺杂氮化碳(Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4))复合催化剂。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射仪对所制备的催化剂微观形貌和结构进行表征,并通过瞬态光电流法和气相色谱仪对其产氢性能进行分析。结果表明,Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合催化剂具有较好的催化性能,产氢速率为20.431μmol/h,Cd_(0.5)Zn_(0.5)S/N-g-C_(3)N_(4)复合光催化剂有较高的氧化还原电势和电荷载体的快速迁移能力。