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Atomic Ni directional-substitution on ZnIn_(2)S_(4) nanosheet to achieve the equilibrium of elevated redox capacity and efficient carrier-kinetics performance in photocatalysis
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作者 Haibin Huang Guiyang Yu +5 位作者 Xingze Zhao Boce Cui Jinshi Yu Chenyang Zhao Heyuan Liu Xiyou Li 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期272-281,I0007,共11页
It is a challenge to coordinate carrier-kinetics performance and the redox capacity of photogenerated charges synchronously at the atomic level for boosting photocatalytic activity.Herein,the atomic Ni was introduced ... It is a challenge to coordinate carrier-kinetics performance and the redox capacity of photogenerated charges synchronously at the atomic level for boosting photocatalytic activity.Herein,the atomic Ni was introduced into the lattice of hexagonal ZnIn_(2)S_(4) nanosheets(Ni/ZnIn_(2)S_(4))via directionalsubstituting Zn atom with the facile hydrothermal method.The electronic structure calculations indicate that the introduction of Ni atom effectively extracts more electrons and acts as active site for subsequent reduction reaction.Besides the optimized light absorption range,the elevation of Efand ECBendows Ni/ZnIn_(2)S_(4) photocatalyst with the increased electron concentration and the enhanced reduction ability for surface reaction.Moreover,ultrafast transient absorption spectroscopy,as well as a series of electrochemical tests,demonstrates that Ni/ZnIn_(2)S_(4) possesses 2.15 times longer lifetime of the excited charge carriers and an order of magnitude increase for carrier mobility and separation efficiency compared with pristine ZnIn_(2)S_(4).These efficient kinetics performances of charge carriers and enhanced redox capacity synergistically boost photocatalytic activity,in which a 3-times higher conversion efficiency of nitrobenzene reduction was achieved upon Ni/ZnIn_(2)S_(4).Our study not only provides in-depth insights into the effect of atomic directional-substitution on the kinetic behavior of photogenerated charges,but also opens an avenue to the synchronous optimization of redox capacity and carrier-kinetics performance for efficient solar energy conversion. 展开更多
关键词 znin_(2)s_(4) sUBsTITUTION Carrier kinetics Redox capacity PHOTOCATALYsIs
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ZnIn_(2)S_(4)修饰TiO_(2)的分级S型异质结用于促进光催化析氢
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作者 张宝龙 刘方璇 +2 位作者 孙彬 高婷婷 周国伟 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期334-345,共12页
利用半导体光催化裂解水制氢被认为是解决日益严重的环境污染和能源短缺问题的有效途径之一,然而半导体光吸收范围窄、光生载流子复合率高以及光催化剂氧化还原能力差等问题限制了该技术的发展.为克服这些难题,构建能带结构匹配的S型异... 利用半导体光催化裂解水制氢被认为是解决日益严重的环境污染和能源短缺问题的有效途径之一,然而半导体光吸收范围窄、光生载流子复合率高以及光催化剂氧化还原能力差等问题限制了该技术的发展.为克服这些难题,构建能带结构匹配的S型异质结成为提高光催化活性的有效策略.该结构能实现光生载流子的空间分离和转移,有效地抑制其复合,同时保留了光催化体系的强氧化还原能力.本文利用原位化学浴沉积法成功地将ZnIn_(2)S_(4)纳米片修饰在花状TiO_(2)微球表面,制备了具有独特分级结构的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结光催化材料,并研究了其光催化析氢活性.Zeta电位结果表明,TiO_(2)带有正电荷,可以率先吸附溶液中的S2-并与后续加入的In3+和Zn2+原位反应生成ZnIn_(2)S_(4),进而构建稳定的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂.X射线粉末衍射、扫描电镜和透射电镜等结果证实了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂的成功制备.紫外-可见漫反射结果表明,ZnIn_(2)S_(4)的引入明显增强了TiO_(2)的光吸收能力.结合莫特-肖特基曲线、X射线光电子能价带谱和紫外光电子能谱等表征结果,确定了TiO_(2)和ZnIn_(2)S_(4)的能带结构及费米能级位置.光电流密度、电化学阻抗、表面光电压、荧光光谱和时间分辨荧光光谱等测试结果表明,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有较好的光生载流子分离和转移效率以及更长的光生载流子寿命.线性扫描伏安和接触角测试证明了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有更低的过电势和良好的亲水性,更有利于析氢反应发生.通过阿伦尼乌斯方程对反应温度和析氢速率之间的关系进行拟合,结果发现,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有更低的析氢反应表观活化能,从而更有利于光催化析氢反应发生.非原位和原位X射线光电子能谱以及电子自旋共振光谱等结果表明,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结遵循S型电子转移机理.在模拟太阳光照射下,最佳配比的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结的光催化析氢速率达6.85 mmol g^(-1) h^(-1),分别约为纯TiO_(2)和ZnIn_(2)S_(4)的171.2倍和3.9倍.此外,经六次循环后催化材料仍保持良好的光催化析氢活性,表明具有紧密界面接触的分级结构异质结可以有效地抑制ZnIn_(2)S_(4)的光腐蚀,且保持良好的结构稳定性.综上,本文构建了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结,有效促进了光生载流子的空间分离和转移,同时保留了其强氧化还原能力,从而提高光催化析氢活性.本研究为设计和合成高效的异质结光催化剂提供了参考. 展开更多
关键词 TiO_(2) 分级结构 znin_(2)s_(4) s型异质结 光催化 析氢
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ZnIn_(2)S_(4)基光催化剂的制备及改性研究进展
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作者 李冠琼 梁海欧 +1 位作者 李春萍 白杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期7-12,共6页
近年来,硫锌铟(ZnIn_(2)S_(4))作为层状结构的三元金属硫化物,是一种典型的可见光响应光催化剂,由于其无毒,易于合成,具有可调的带隙、较好的物理化学稳定性以及优异的光催化活性等一系列优势,一度被应用于光催化的不同领域。本文着眼于... 近年来,硫锌铟(ZnIn_(2)S_(4))作为层状结构的三元金属硫化物,是一种典型的可见光响应光催化剂,由于其无毒,易于合成,具有可调的带隙、较好的物理化学稳定性以及优异的光催化活性等一系列优势,一度被应用于光催化的不同领域。本文着眼于ZnIn_(2)S_(4)的晶体结构和生长机理,综述了ZnIn_(2)S_(4)常用的制备工艺。此外,基于ZnIn_(2)S_(4)存在的弊端,总结了提高ZnIn_(2)S_(4)光催化性能的各种调控策略,包括形貌和结构工程、空位工程、掺杂工程以及半导体异质结的构建,并深入分析了不同调控方式对ZnIn_(2)S_(4)光催化性能增强的内在原因。最后,提出ZnIn_(2)S_(4)基光催化剂目前面临的挑战和未来的应用前景。 展开更多
关键词 znin_(2)s_(4) 制备工艺 改性策略 光催化
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金属-有机骨架衍生的Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结用于光催化产氢及其电荷转移途径的确定
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作者 赖可溱 李丰彦 +2 位作者 李宁 高旸钦 戈磊 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第1期42-43,共2页
氢气是缓解环境污染和能源短缺的零污染绿色能源,利用太阳能诱导半导体裂解水制氢是最环保的方法之一。本文以MOFs衍生的Ni-CNT(Ni修饰的碳纳米管)作为非贵金属助催化剂,通过简单的油浴法原位生长ZnIn_(2)S_(4)纳米片合成了Ni-CNT/ZnIn_... 氢气是缓解环境污染和能源短缺的零污染绿色能源,利用太阳能诱导半导体裂解水制氢是最环保的方法之一。本文以MOFs衍生的Ni-CNT(Ni修饰的碳纳米管)作为非贵金属助催化剂,通过简单的油浴法原位生长ZnIn_(2)S_(4)纳米片合成了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)。在Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)中,Ni纳米颗粒包裹在CNT的顶部和横截面上,有效地阻止了Ni纳米颗粒的团聚。Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构具有紧密的接触界面,有利于电荷转移,可作为高效的析氢光催化剂。38Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)样品具有最佳的产氢性能(12267μmol·h^(−1)·g^(−1)),约为纯ZnIn_(2)S_(4)的6.4倍,且在420 nm单色光下其表观量子效率达到11.3%。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)结果证实了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构的存在。电化学测试表明,Ni-CNT与ZnIn_(2)S_(4)的结合促进了光生电荷的转移,有效地阻止了光生载流子的快速复合,从而增强了ZnIn_(2)S_(4)的析氢性能。电子自旋共振(ESR)结果进一步证明了Ni-CNT助催化剂的存在延长了ZnIn_(2)S_(4)光生电荷的寿命,促进了光生电荷和空穴的分离效率。通过密度泛函理论计算探索并确定了异质结界面中的电荷转移途径。Ni、CNT和ZnIn_(2)S_(4)费米能级的差异导致界面处电荷发生迁移从而形成内嵌电场,ZnIn_(2)S_(4)的能带向下弯曲,促进光生电子从ZnIn_(2)S_(4)流向NiCNT电子受体。平面平均电子密度差结果证实了热电子从Ni转移至CNT再转移至ZnIn_(2)S_(4),表明光生电子转移途径为ZnIn_(2)S_(4)→CNT→Ni。此外,吸附H*吉布斯自由能(ΔGH*)和晶体轨道哈密顿布居(COHP)结果表明Ni纳米颗粒可作为析氢反应的活性位点,促进了产氢效率。本工作将为开发低成本、高效的非贵金属光催化制氢催化剂提供新的策略。 展开更多
关键词 Ni-CNT 光催化 析氢 znin_(2)s_(4) 助催化剂
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绣球花状ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)S型异质结的构建及可见光催化产氢性能
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作者 赵玉彤 王仕凯 +5 位作者 赵福萍 陈志合 赵丽杰 张大凤 葛博 蒲锡鹏 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期81-91,共11页
通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为... 通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为此,首先通过理论计算预测了ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)(ZIS/CWO)S型异质结的能带结构及电子转移路径,并通过电子局域函数和电荷密度差分确定了异质结界面处的电子交换.随后,采用超声-搅拌-煅烧法将CWO纳米颗粒分散并负载到ZIS花球表面,获得了绣球花状ZIS/CWOS型异质结光催化剂.由于ZIS与CWO之间紧密的界面以及形成的内部电场,致使ZIS/CWOS型异质结的光生电子-空穴对得到了有效分离,进而提高了光催化产氢效率.同时,实验结果确定了S型异质结的形成和载流子的传输路径,揭示了光催化反应机理. 展开更多
关键词 光催化产氢 s型异质结 znin_(2)s_(4) CoWO_(4) 理论计算
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可见光响应S空位ZnIn_(2)S_(4)催化剂的制备及选择性氧化HMF研究
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作者 徐俪菲 侯浩强 +3 位作者 马春慧 李伟 罗沙 刘守新 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期33-41,共9页
以硫代乙酰胺为硫源,采用一步法原位制备了具有丰富S空位的硫化铟锌(V S-ZIS)可见光催化剂,对其光催化5-羟甲基糠醛(HMF)选择性氧化为2,5-呋喃二甲醛(DFF)过程进行了研究,并分析了V S-ZIS光催化HMF选择性氧化制备DFF的机理。采用电子顺... 以硫代乙酰胺为硫源,采用一步法原位制备了具有丰富S空位的硫化铟锌(V S-ZIS)可见光催化剂,对其光催化5-羟甲基糠醛(HMF)选择性氧化为2,5-呋喃二甲醛(DFF)过程进行了研究,并分析了V S-ZIS光催化HMF选择性氧化制备DFF的机理。采用电子顺磁共振(EPR)波谱证实S空位的存在,采用紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、XPS考察V S-ZIS的光学性质和元素组成,利用SEM、XRD观察催化剂的表面形貌和晶相结构。研究结果表明:一步法可以成功制备ZnIn_(2)S_(4),其呈花瓣微球状,且Zn、In、S元素均匀分布,可见光波长吸收范围为420~530 nm;制备时间对ZnIn_(2)S_(4)的晶体结构没有产生明显影响,但通过控制制备时间可以调控催化剂中S空位,制备时间2~10 h制得的样品V S-ZIS-2~V S-ZIS-10中,6 h时制得的V S-ZIS-6具有丰富的S空位。80℃加热6 h制备的V S-ZIS-6在反应时间4 h、V S-ZIS-6/HMF质量比值3.2、HMF浓度1.0 mmol/L、空气流量20 mL/min条件下选择性氧化HMF的性能最佳,HMF转化率为95.4%,DFF产率为61.8%。V S-ZIS表面丰富的S空位能够促进O 2在催化剂表面吸附活化,通过捕获光生电子生成更多O_(2)^(-)·,从而提高催化剂对HMF的选择性氧化能力。 展开更多
关键词 硫空位 硫化铟锌 5-羟甲基糠醛 光催化 选择性氧化 2 5-呋喃二甲醛
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碳布支撑Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)柔性光催化剂用于高效降解盐酸四环素
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作者 董文斌 崔慧娜 +1 位作者 王海瑞 姚垚 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2024年第1期72-80,共9页
本文采用一步溶剂热法制备了Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)/碳布柔性光催化剂(CC/ZIS-Sn),二维片状ZIS-Sn均匀地排列在碳布表面。通过降解盐酸四环素(TCH)溶液来评价所制备样品的光催化活性。结果表明,CC/ZIS-Sn_(0.09)复合光... 本文采用一步溶剂热法制备了Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)/碳布柔性光催化剂(CC/ZIS-Sn),二维片状ZIS-Sn均匀地排列在碳布表面。通过降解盐酸四环素(TCH)溶液来评价所制备样品的光催化活性。结果表明,CC/ZIS-Sn_(0.09)复合光催化剂具有高效的光催化活性,40 min对TCH溶液(50 mL,20 mg/L)的降解率高达93.3%。适量的Sn掺杂和碳布协同作用能够调整电子结构,缩小光捕获带隙,增强ZIS光生载流子的分离和转移效率。自由基捕获实验证明空穴是光催化降解过程中的主要活性物质。此外,CC/ZIS-Sn光催化剂还具有良好的可回收性和稳定性,循环测试4次后,对TCH溶液的去除率仍达83.1%。 展开更多
关键词 碳布 sn^(2%PLUs%)/sn^(4%PLUs%)共掺杂 znin_(2)s_(4) 盐酸四环素 光催化
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Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂光催化降解水中阿特拉津
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作者 高宁 唐西梅 +1 位作者 刘梦娇 卜龙利 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期67-71,共5页
光催化降解水体中痕量除草剂阿特拉津(ATZ)可有效消除其对水生态环境及人体健康的潜在危害。以鹅卵石为载体,采用简便的胶粘法制备Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂,氙灯光源下开展光催化降解水中ATZ试验,同时对催化剂形貌特征和光学特性... 光催化降解水体中痕量除草剂阿特拉津(ATZ)可有效消除其对水生态环境及人体健康的潜在危害。以鹅卵石为载体,采用简便的胶粘法制备Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂,氙灯光源下开展光催化降解水中ATZ试验,同时对催化剂形貌特征和光学特性进行了表征。结果发现,鹅卵石负载型催化剂禁带宽度变小、比表面积增大,光催化降解水中ATZ活性良好;鹅卵石负载型催化剂选用环氧树脂为最佳粘结剂,0.1wt%Pd-ZnIn_(2)S_(4)粉末最佳黏附量为100 mg;薄涂方式制备的鹅卵石负载型催化剂对初始浓度5 mg/LATZ的光降解效率为62%,大于厚涂的41%。这是因为环氧树脂薄涂既能固定催化剂,又不会使催化剂被环氧树脂完全包裹而影响活性组分活性。 展开更多
关键词 ATZ 光催化 Pd-znin_(2)s_(4) 负载型催化剂
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Ni掺杂提升MoS_(2)的助催化活性用于ZnIn_(2)S_(4)光催化产氢及有毒Cr(Ⅵ)还原
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作者 陈文轩 乔秀清 +4 位作者 李晨 王紫昭 侯东芳 孙博婧 李东升 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期5177-5187,共11页
过渡金属硫化物MoS_(2)吸附H^(+)的吉布斯自由能接近于零,被认为是一种很有前途的产氢助催化剂。然而,MoS_(2)助催化剂的活性位点暴露有限,极大的限制了其活性。以Ni-BDC微球作为Ni源和模板,通过水热法成功合成了镍掺杂的Ni-MoS_(2)助... 过渡金属硫化物MoS_(2)吸附H^(+)的吉布斯自由能接近于零,被认为是一种很有前途的产氢助催化剂。然而,MoS_(2)助催化剂的活性位点暴露有限,极大的限制了其活性。以Ni-BDC微球作为Ni源和模板,通过水热法成功合成了镍掺杂的Ni-MoS_(2)助催化剂。该助催化剂可以明显的提高ZnIn_(2)S_(4)的光催化析氢活性活性,经过优化后的光催化剂(表示为NMS/ZIS-10)的氢气释放速率最高,达到4.17 mmol·g^(-1)·h^(-1),分别是纯ZnIn_(2)S_(4)和MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂的12.26倍和2.72倍。此外,NMS/ZIS-10还表现出电荷分离促进的毒性Cr(Ⅵ)还原活性。实验数据表明,Ni-MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)优异的光催化性能主要源于其Ni掺杂引起的活性位点的增加、光吸收能力的增强、电荷载流子分离的提升以及电子寿命的延长。研究结果为优化设计高性能Mo基助催化剂提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 znin_(2)s_(4) Mos_(2) 掺杂 光催化剂 Cr(Ⅵ)还原 产氢
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Photocatalytic seawater splitting by 2D heterostructure of ZnIn_(2)S_(4)/WO_(3) decorated with plasmonic Au for hydrogen evolution under visible light
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作者 Huiqin An Yanjun Wang +9 位作者 Xing Xiao Jiaxin Liu Zhiyao Ma Tianxin Gao Wanyu Hong Lizhi Zhao Hong Wang Qingjun Zhu Shanshan Chen Zhen Yin 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期55-63,I0003,共10页
Photocatalytic H_(2) evolution from seawater splitting presents a promising approach to tackle the fossil energy crisis and mitigate carbon emission due to the abundant source of seawater and sunlight on the earth.How... Photocatalytic H_(2) evolution from seawater splitting presents a promising approach to tackle the fossil energy crisis and mitigate carbon emission due to the abundant source of seawater and sunlight on the earth.However,the development of efficient photocatalysts for seawater splitting remains a formidable challenge.Herein,a 2D/2D ZnIn_(2)S_(4)/WO_(3)(ZIS/WO_(3))heterojunction nanostructure is fabricated to efficiently separate the photoinduced carriers by steering electron transfer from the conduction band minimum of WO_(3) to the valence band maximum of ZIS via constructing internal electric field.Subsequently,plasmonic Au nanoparticles(NPs)as a novel photosensitizer and a reduction cocatalyst are anchored on ZIS/WO_(3) surface to further enhance the optical absorption of ZIS/WO_(3) heterojunction and accelerate the catalytic conversion.The obtained Au/ZIS/WO_(3) photocatalyst exhibits an outstanding H_(2) evolution rate of 2610.6 or 3566.3μmol g^(-1)h~(-1)from seawater splitting under visible or full-spectrum light irradiation,respectively.These rates represent an impressive increase of approximately 7.3-and 6,6-fold compared to those of ZIS under the illumination of the same light source.The unique 2D/2D structure,internal electric field,and plasmonic metal modification together boost the photocatalytic H_(2) evolution rate of Au/ZIS/WO_(3),making it even comparable to H_(2) evolution from pure water splitting.The present work sheds light on the development of efficient photocatalysts for seawater splitting. 展开更多
关键词 Photocatalytic seawater splitting 2D/2D znin_(2)s_(4)/WO_(3) surface plasmon resonance effect Interfacial electric field
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NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结的制备及光催化产氢性能增强机制 被引量:6
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作者 李艳 李卓 刘恩周 《聊城大学学报(自然科学版)》 2023年第2期1-10,共10页
首先通过水热法制备得到NiMoO_(4)·x H_(2)O前驱体,再经高温煅烧得到NiMoO_(4)纳米棒,最后通过超声混合及溶剂蒸干处理将NiMoO_(4)与ZnIn_(2)S_(4)复合构建了NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结光催化剂。研究结果表明,NiMoO_... 首先通过水热法制备得到NiMoO_(4)·x H_(2)O前驱体,再经高温煅烧得到NiMoO_(4)纳米棒,最后通过超声混合及溶剂蒸干处理将NiMoO_(4)与ZnIn_(2)S_(4)复合构建了NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结光催化剂。研究结果表明,NiMoO_(4)质量分数为10.7%时,复合材料(10.7-NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4))具有较好的载流子分离效率,较低的界面电荷转移阻力和较大的电化学活性面积。在300 W氙灯照射下,其产氢速率可达29.04 mmol·g^(-1)·h^(-1),约为单体ZnIn_(2)S_(4)(5.58 mmol·g^(-1)·h^(-1))的5.20倍。自由基捕获实验及能带结构分析表明,NiMoO_(4)和ZnIn_(2)S_(4)之间形成了S-scheme电荷转移机制,不仅促进了载流子的分离与迁移,而且保留了较强的氧化还原能力。此外,NiMoO_(4)的引入提高了异质结的电化学活性面积,以上因素协同提高了体系的光催化析氢性能。 展开更多
关键词 NiMoO_(4) znin_(2)s_(4) s-scheme异质结 光催化产氢
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p-n型NiWO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光解水析氢性能
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作者 闫爱华 高埜 +4 位作者 张晓辉 黄飞 张同洋 张吉旭 赵文学 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期74-83,共10页
采用水热/水浴两步法构筑了p-n型NiWO_(4)(NWO)/ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)异质结,研究了不同含量的NWO对ZIS物相组分、形貌结构、能带结构、光谱吸收及光解水析氢性能等的影响,并采用一系列表征手段探讨了NWO/ZIS异质结的光催化机理.结果表明... 采用水热/水浴两步法构筑了p-n型NiWO_(4)(NWO)/ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)异质结,研究了不同含量的NWO对ZIS物相组分、形貌结构、能带结构、光谱吸收及光解水析氢性能等的影响,并采用一系列表征手段探讨了NWO/ZIS异质结的光催化机理.结果表明,负载NWO后,ZIS物相组分及形貌结构未发生显著变化,两种材料界面接触紧密且分布均匀;在可见光辐照下,NWO/ZIS异质结光解水析氢性能得到了显著提升,其中,最佳样品NWO-35/ZIS析氢速率达到5204.8μmol·g^(-1)·h^(-1),为纯相ZIS(1566.4μmol·g^(-1)·h^(-1))的3.32倍;循环实验结果表明,NWO/ZIS样品具有很好的光稳定性;能带结构和光电子动力学表征结果证实了p-n型异质结内建电场驱动的光生载流子的传输机制. 展开更多
关键词 znin_(2)s_(4) NiWO_(4) p-n型异质结 内建电场 光解水析氢
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Ag/CN/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结等离子体光催化剂的制备及其增强光还原CO_(2)研究
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作者 张怡宁 高明 +2 位作者 陈松涛 王会琴 霍鹏伟 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第6期122-134,共13页
S型异质结在电子的激发和输运方面具有优异的表现。本研究采用光沉积和水热法制备了Ag/CN/ZnIn_(2)S(ACZ)S型异质结复合光催化剂,其中,ACZ-60的CO和CH_(4)产率最高,分别为5.63μmol·g^(-1)和0.23μmol·g^(-1),是CN的6.5倍和2.... S型异质结在电子的激发和输运方面具有优异的表现。本研究采用光沉积和水热法制备了Ag/CN/ZnIn_(2)S(ACZ)S型异质结复合光催化剂,其中,ACZ-60的CO和CH_(4)产率最高,分别为5.63μmol·g^(-1)和0.23μmol·g^(-1),是CN的6.5倍和2.1倍。通过电子自旋共振(ESR)和紫外光电子能谱(UPS)的表征分析,得出ACZ遵循S型电子转移路径的结论,进一步通过光电化学和PL测试证明S型异质结的形成改善了原本单体催化剂电子空穴复合率高的问题,同时也增强了光吸收。另一方面,沉积在CN表面的Ag NPs既作为反应活性位点,又具有等离子效应,进一步增强了对可见光的吸收性能,有效提升了电子传递效率,同时为反应提供了更多的热电子。此外,通过原位红外解释了光催化还原CO_(2)可能的反应路径。本研究为设计具有等离子体效应的S型异质结光催化剂提供了新思路。 展开更多
关键词 s型异质结 znin_(2)s_(4) Ag NPs 光催化CO_(2)还原 等离子体效应
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Cu-ZnIn_(2)S_(4)/Ti_(3)C_(2)高效光催化还原水中Cr(Ⅵ)
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作者 刘坤 杨鑫 +3 位作者 茆平 孙爱武 沈锦优 丁宁 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期456-463,共8页
采用水热反应在超薄纳米片Ti_(3)C_(2)上原位生长Cu-ZnIn_(2)S_(4)复合微球,合成出Cu-ZnIn_(2)S_(4)/Ti_(3)C_(2)复合材料,并将其用于可见光下光催化还原水中Cr(Ⅵ)(50 mg/L)。表征结果显示:复合材料中的Cu主要以单质铜的形式存在,但含... 采用水热反应在超薄纳米片Ti_(3)C_(2)上原位生长Cu-ZnIn_(2)S_(4)复合微球,合成出Cu-ZnIn_(2)S_(4)/Ti_(3)C_(2)复合材料,并将其用于可见光下光催化还原水中Cr(Ⅵ)(50 mg/L)。表征结果显示:复合材料中的Cu主要以单质铜的形式存在,但含量较低;复合材料对可见光的吸收性能较ZnIn_(2)S_(4)显著提升。实验结果表明:得益于Cu的掺杂提高了载流子密度和电荷传输效率以及其直接还原Cr(Ⅵ)的性能,光照60 min后Cu-ZnIn_(2)S_(4)对Cr(Ⅵ)的去除率可达69.5%,高于ZnIn_(2)S_(4)的44.3%;引入Ti_(3)C_(2)后,复合材料的强界面作用有效延长了光生载流子的寿命,使得光照60 min后Cu-ZnIn_(2)S_(4)/Ti_(3)C_(2)对Cr(Ⅵ)的去除率可达100%;Cu-ZnIn_(2)S_(4)/Ti_(3)C_(2)具有良好的循环稳定性。 展开更多
关键词 Cr(Ⅵ) 光催化还原 znin_(2)s_(4) Ti_(3)C_(2) 纳米铜负载
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In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂的制备及其降解甲基橙性能 被引量:2
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作者 任小蕾 郑楠 +1 位作者 王宇 董晓丽 《大连工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第3期190-194,共5页
采用二次水热法构建了In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂,通过XRD、SEM、DRS、电化学等表征研究此异质结光催化剂的晶体结构、形貌、光学性质及光生载流子的分离效率。在模拟可见光下,以甲基橙作为目标污染物,通过考察光催化降... 采用二次水热法构建了In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂,通过XRD、SEM、DRS、电化学等表征研究此异质结光催化剂的晶体结构、形貌、光学性质及光生载流子的分离效率。在模拟可见光下,以甲基橙作为目标污染物,通过考察光催化降解甲基橙的效率来评价其性能。研究表明,In_(2)O_(3)/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂的光催化性能明显优于In_(2)O_(3)、ZnIn_(2)S_(4),In_(2)O_(3)与ZnIn_(2)S_(4)摩尔比为0.3∶1的复合光催化剂在90 min内降解效率可以达到96.33%,3次循环后降解效果仍能达到78.26%,具有较好的稳定性。 展开更多
关键词 异质结 光催化剂 氧化铟 硫代铟酸锌
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超细AuPd纳米合金增强ZnIn_(2)S_(4)降解石化废水的性能 被引量:1
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作者 陈楚晓 郝京华 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第5期1185-1194,共10页
为了增强ZnIn_(2)S_(4)光催化降解石化污水的性能,将AuPd双金属助催化剂沉积到ZnIn_(2)S_(4)表面,合成了不同AuPd比例的AuPd/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂。采用XRD、BET、SEM、TEM、XPS、电化学测试等技术对AuPd/ZnIn_(2)S_(4)的结构进... 为了增强ZnIn_(2)S_(4)光催化降解石化污水的性能,将AuPd双金属助催化剂沉积到ZnIn_(2)S_(4)表面,合成了不同AuPd比例的AuPd/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂。采用XRD、BET、SEM、TEM、XPS、电化学测试等技术对AuPd/ZnIn_(2)S_(4)的结构进行了详细的表征。AuPd超细纳米合金的负载,不仅可以为光催化反应提供更多的热电子参与反应,还能有效促进光生载流子的分离和传输。以苯胺作为模型化合物考察了AuPd/ZnIn_(2)S_(4)光催化降解石化污水的性能。当Au与Pd的质量比为4∶6时,得到的复合光催化剂表现出最佳的光催化性能和良好的光催化稳定性。经过120 min的反应,可以将初始浓度100 ppm的苯胺降解98.4%,苯胺相应的一级反应速率常数为0.0342 min-1,分别是在ZnIn_(2)S_(4)、Pd/ZnIn_(2)S_(4)和Au/ZnIn_(2)S_(4)表面的10.6、5.5和3.7倍。研究了溶液的pH值、苯胺的初始浓度、光催化剂的浓度和不同的牺牲试剂对光催化降解苯胺性能的影响,并考察了AuPd/ZnIn_(2)S_(4)光催化降解真实石化污水的性能。 展开更多
关键词 AuPd超细纳米合金 znin_(2)s_(4) 光催化降解石化污水 苯胺 载流子分离效率
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表面改性ZnIn_(2)S_(4)纳米片及助催化剂MoS_(2)修饰提高其光催化性能
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作者 刘晓燕 张楠 +3 位作者 汤振国 任鹏远 陈立影 余志超 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期37-41,共5页
我们设计了一种具有丰富活性位点和高效电荷分离的MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂体系。首先采用低温回流法通过添加少量的柠檬酸钠对ZnIn_(2)S_(4)纳米片的尺寸进行调控从而制备了具有丰富活性位点ZnIn_(2)S_(4)纳米片。进一步通过简... 我们设计了一种具有丰富活性位点和高效电荷分离的MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂体系。首先采用低温回流法通过添加少量的柠檬酸钠对ZnIn_(2)S_(4)纳米片的尺寸进行调控从而制备了具有丰富活性位点ZnIn_(2)S_(4)纳米片。进一步通过简单的光辅助沉积法将不同质量MoS_(2)负载在ZnIn_(2)S_(4)纳米片表面合成MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS),紫外-可见漫反射(UV-vis DSR)和电化学性能测试等表征手段对材料的形貌、结构和性能进行分析。经研究发现,ZnIn_(2)S_(4)纳米片较块状ZnIn_(2)S_(4)具有丰富的活性位点,MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)复合光催化剂较纯ZnIn_(2)S_(4)纳米片光催化剂而言,具备以下优异性能:光的吸收率和光电流强度明显提升,阻抗显著降低,光生载流子分离效率得到显著性增强。当MoS_(2)的质量比为3%时,在光源为AM1.5的300 W氙灯照射下,MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化剂的光解水平均产氢率达到最佳为17.346 mmol·g^(-1)·h^(-1),是纯ZnIn_(2)S_(4)纳米片析氢速率的3.35倍,是块状ZnIn_(2)S_(4)的13.55倍。在三次循环后,其性能保持在90%,具有良好的稳定性,因此构建MoS_(2)/ZnIn_(2)S_(4)光催化体系可有效提高单组分光催化剂ZnIn_(2)S_(4)光催化性能。 展开更多
关键词 硫铟化锌 二硫化钼 助催化剂 光催化制氢 低温回流法 光辅助沉积法 纳米片
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WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂的构筑及其光催化还原六价铬的性能研究
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作者 魏龙福 游月湛 +2 位作者 莫凡 谭鹏 余长林 《广东石油化工学院学报》 2023年第1期28-32,共5页
通过两步水热法合成了一系列不同WO_(3)掺杂含量的新型WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂,并且应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理吸附-脱附(BET)等表征仪器对光催化剂样品进行表征。在金卤灯光源的照射下,以20 mg/... 通过两步水热法合成了一系列不同WO_(3)掺杂含量的新型WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂,并且应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理吸附-脱附(BET)等表征仪器对光催化剂样品进行表征。在金卤灯光源的照射下,以20 mg/L的Cr(VI)溶液为目标污染物进行评价其光催化性能。实验结果表明,WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂的光催化性能明显高于单纯的WO_(3)和ZnIn_(2)S_(4)。当WO_(3)与ZnIn_(2)S_(4)物质的量之比为0.20即0.20-WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结复合光催化剂表现出最高的光催化还原Cr(VI)性能。光催化性能增加的主要原因可能是由于WO_(3)/ZnIn_(2)S_(4)异质结的形成可以有效地抑制光生电子和空穴对的复合,并有效促进光生电子和空穴对之间的分离。 展开更多
关键词 光催化 硫铟锌(znin 2s 4) 异质结 复合光催化剂 铬还原
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ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)/MoS_(2)三元异质结的制备及其光催化产氢性能
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作者 陆亚男 邹晓莉 +1 位作者 王磊 耿延玲 《聊城大学学报(自然科学版)》 2023年第6期57-64,共8页
采用水热法制备了ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)/MoS_(2)(ZGM)三元异质结构复合光催化剂。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱等表征了产物的物相、形貌和可见光吸收特性。结果表明,纳米片状的ZnIn_(2)S... 采用水热法制备了ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)/MoS_(2)(ZGM)三元异质结构复合光催化剂。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱等表征了产物的物相、形貌和可见光吸收特性。结果表明,纳米片状的ZnIn_(2)S_(4)和g-C_(3)N_(4)包覆在MoS_(2)微球上构建了异质结构,增强了光响应能力。与ZnIn_(2)S_(4)相比,ZGM的光催化分解水产氢性能明显提升;ZGM-5的产氢速率最高为3.26 mmol·g-1·h-1。光生载流子在异质结界面的快速分离降低了它们的复合率,因此提高了光催化产氢性能。 展开更多
关键词 硫化铟锌 石墨相氮化碳 硫化钼 三元异质结 光解水产氢
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O-ZnIn_(2)S_(4)/BP光催化剂的制备及降解四环素研究
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作者 赵艳利 潘宝 +1 位作者 秦佳妮 王传义 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2107-2116,共10页
抗生素的过量使用以及随意排放,对水环境造成了严重的污染.光催化降解技术是一种经济有效的处理抗生素废水的方法,高效光催化材料的设计合成是该技术实现实际应用的关键.层状ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)作为典型的阳离子合金半导体,不仅具有较... 抗生素的过量使用以及随意排放,对水环境造成了严重的污染.光催化降解技术是一种经济有效的处理抗生素废水的方法,高效光催化材料的设计合成是该技术实现实际应用的关键.层状ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)作为典型的阳离子合金半导体,不仅具有较窄的带隙,能有效吸收可见光,而且还拥有较高的平带电势和稳定的化学性质,使其成为了一种很具应用前景的可见光催化材料.然而ZIS材料光生载流子分离效率低还无法实现实际应用.本文通过温和的两步法将氧掺杂的ZnIn_(2)S_(4)(O-ZIS)和黑磷(BP)纳米片进行复合,提高ZIS的光生载流子分离效率.结果表明,在可见光照射下,复合催化剂O-ZIS;BP能高效降解四环素(TC),在BP最佳复合量(0.5%)时,光照20 min,TC降解率达到90%,矿化率达到64.5%.BP的复合能显著增强光电流响应、电子迁移速率.·O_(2)^(-)和·OH自由基在O-ZIS;BP光催化降解TC反应过程中起到主要作用.该研究将为开发二维纳米片复合光催化剂及其在环境修复领域的应用提供新的思路. 展开更多
关键词 光催化 znin_(2)s_(4) BP 四环素降解 纳米片
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