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《ni掺杂zns_zno复合光催化剂及光解水产氢性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第28卷第3期太阳能学报Vol128,No132007年3月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMar.,2007文章编号:025420096(2007)0320314206Ni掺杂ZnS2ZnO复合光催化剂及光解水产氢性能陈震宇,郭烈锦(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安710049)摘要:采用高温固相反应及硫化两步法成功地制备了Ni掺杂ZnS2ZnO复合光催化剂,通过XRD,UV2Vis,SEM,XRF等技术对催化剂进行了表征,发现活性组分Ni掺杂ZnS的量和它的分布对复合光催化剂的光解水
2、产氢性能有很大影响。并结合实验结果,对其产氢机理进行了分析。关键词:Ni掺杂ZnS2ZnO;复合半导体;光催化产氢中图分类号:TQ426164文献标识码:A350℃焙烧3h得到的样品,用去离子水洗涤4次,抽0引言滤,70℃真空干燥4h,样品标为ZnNi2C23(3h);用处[1]自从1972年Fujishima和Honda发现TiO2单理ZnNi2C相同的方法在不同的时间下处理ZnNi2N晶电极实现光分解水制氢以来,半导体光催化分解得到ZnNi2N21(1h),ZnNi2N23(3h),ZnNi2N26(6h),Zn2
3、水制氢取得了长足的发展。如何利用太阳光中的大Ni2N29(9h)。再将ZnNi2N23于80℃以水作为溶剂重部分可见光和有效分离光生载流子以提高光催化分结晶12h得ZnNi2N23h。另外分别以硝酸锌和硝酸解水产氢的效率已成为各国学者共同关注的问题。镍为原料,按照上面的制备方法得到参比样Zn2N,在较宽禁带的光催化剂中掺杂过渡金属元素,Ni2N,Zn2N23(3h),Ni2N23(3h)。以上所用试剂均为从而在禁带中形成杂质能级是制备有可见光活性催分析纯。化剂的方法之一,根据各种半导体带隙的差异合成112催化剂的表征手
4、段的复合半导体却可以实现光生载流子的有效分离。XRD分析采用PANalytical公司的X’pertMPD[2]LiD等人利用类似原理合成了含氮MOX2ZnO(M代ProX射线衍射仪(Cu靶,40KV,40mA)。元素分析采表W,V,Fe)系列光催化剂用于光降解乙醛。本文将用德国Bruker公司S4Pioneer型X射线荧光(XRF)上述两种手段结合起来,制备出Ni掺杂ZnS2ZnO复光谱仪(4KW,铑靶)。紫外2可见吸收光谱分析在合半导体光催化剂,对催化剂进行了表征和可见光HITACHIU24100型分光光度计上进行
5、。SEM分析在下的产氢测试,并结合表征手段,对其产氢机理进行日本电子公司JEOLJSM26500FE型场发射扫描电子了分析和讨论。显微镜上进行。113催化剂的活性测试1实验部分可见光产氢实验:将催化剂012g加入250mL111催化剂的制备方法Pyrex玻璃瓶,用350W氙灯作为光源,通过截止滤波分别用Zn(CH3COO)2和Ni(CH3COO)2以物质片获得波长λ>430nm的可见光,用获得的可见光照的量比[Ni]∶[Zn]=1∶1000混合;Zn(NO3)2和Ni射Pyrex玻璃瓶,反应在磁力搅拌下进行。用Na2S
6、O3(NO)2132以物质的量比[Ni]∶[Zn]=1∶1000混合,在作为牺牲剂,浓度为015mol·L。气体成分检测在北箱式炉中焙烧3h(500℃),得到前驱体ZnNi2C(灰白京北分瑞利集团SP2100气相色谱仪上进行,色谱柱色粉末),ZnNi2N(黄白色粉末),ZnNi2C通H2S于为5A分子筛。收稿日期:2006203201基金项目:国家重点基础(973)发展计划(2003CB214500);国家自然科学基金(90210027)3期陈震宇等:Ni掺杂ZnS2ZnO复合光催化剂及光解水产氢性能315114催化剂
7、的表观量子效率及能量转化效率计算与文献[3]得出的结论相一致;②以ZnNi2C为前躯光催化反应的产氢表观量子效率由(1)式进行体硫化所得到的ZnNi2C23为闪锌矿结构的ZnS,而计算:以ZnNi2N为前驱体硫化所得到的ZnNi2N2i(i=1,参加反应的电子数3,6,9)为ZnS和ZnO的复合结构,其中ZnO为AQY(%)=×100%光激发的电子数主体;③掺杂的Ni在XRD中没有出现衍射峰主要产生的氢气分子数×2=×100%(1)有两个原因:其一是Ni含量很低([Ni]∶[Zn]=1∶入射光子数1000物质量比);其
8、二是Ni原子能进入ZnO的晶格能量转化效率可以用(2)式来估算:0位而不会有Ni的衍射峰出现,文献[4]对此也曾ΔGpRpηc=(2)有报道。随着硫化时间的增长,ZnS的含量增加,EsA0表现为2θ为2815°(111)晶面衍射峰的逐渐增强;式(2)中,的ΔGP———产生氢的反应的标准Gibbs自④ZnNi2N23h与ZnNi2N
