CdxMn1-xS光催化剂的制备及其光解水制氢性能的中期报告.docx

CdxMn1-xS光催化剂的制备及其光解水制氢性能的中期报告
一、研究背景
氢气作为一种新型、清洁、高效的能源，越来越受到人们的关注。光解水制氢是一种绿色、环保的制氢方法，具有巨大的潜力。光催化剂作为光解水制氢的重要组成部分，对光解水制氢的效率和稳定性起着至关重要的作用。CdS等二价离子半导体材料是光催化剂中最常用的材料之一，但是其在可见光区的光吸收能力较弱，限制了其光催化活性。因此，探究CdS与其他半导体材料（如MnS）复合后的光催化性能，是近年来备受关注的课题。
二、研究目的
本次实验旨在制备CdS与MnS复合型光催化剂，并测试该催化剂在光解水制氢中的光催化性能。具体目的如下：
1.制备CdS与MnS复合型光催化剂；
2.对CdS、MnS、CdS与MnS复合型光催化剂的结构和形貌进行表征；
3.测试CdS、MnS、CdS与MnS复合型光催化剂在光解水制氢中的光催化性能，研究不同催化剂对于光解水制氢活性的影响；
4.探究光照时间、光照强度、溶液pH值等条件对光催化剂活性的影响。
三、研究内容和方法
1.光催化剂制备
利用沉淀法制备CdS与MnS纳米颗粒，再通过氢气还原将其还原为MnS，并制备CdS与MnS复合型光催化剂。制备过程如下：
（1）制备CdS纳米颗粒
用硫化氢气体还原Cd（NO3）2的水溶液，生成CdS沉淀。反应方程式如下：
Cd（NO3）2（aq）+H2S（aq）→CdS（s）+2HNO3（aq）
（2）制备MnS纳米颗粒
按照上述方法，在硫化氢气氛下处理MnCl2的水溶液，生成MnS沉淀。
（3）复合CdS和MnS
将CdS、MnS分别转移到乙醇中，再进行超声处理，使其充分混合。然后，将CdS和MnS的混合物在氩气气氛中加热至500°C，还原MnS。
2.光催化剂表征
利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等测试手段，对制备的CdS、MnS和CdS/MnS光催化剂进行表征。
3.光解水制氢实验
制备好光催化剂后，将其加入含有还原剂（甲醇）和发色剂（酸性洋红）的水溶液中，并在可见光照射下进行光解水制氢实验。利用紫外可见分光光度计测定反应溶液中氢气含量的变化，并研究实验条件（如光照时间、光照强度、溶液pH值等）对光催化剂活性的影响。
四、预期结果
1.成功制备CdS和MnS纳米颗粒，并制备出CdS与MnS复合型光催化剂。
2.利用XRD、TEM、SEM等表征手段，对制备的光催化剂的结构和形貌进行表征。
3.测试CdS、MnS、CdS与MnS复合型光催化剂在光解水制氢中的光催化性能，研究不同催化剂对于光解水制氢活性的影响。
4.探究光照时间、光照强度、溶液pH值等条件对光催化剂活性的影响。
五、参考文献
1.Chen,Z.,Cao,M.,Wang,Y.,&Wang,X.(2019).CdS/MnSheterojunctionnanorods:facilesynthesisandenhancedphotocatalyticproperties.JournalofMaterialsChemistryA,7(34),19778-19785.
2.Li,Y.,Xu,H.,Liu,Y.,Liang,Y.,Wu,J.,&Teng,F.(2018).EnhancedphotocatalyticactivityofCdS-MnSheterojunctionsforhydrogenevolutionundervisiblelightirradiation.RSCAdvances,8(8),3898-3906.
3.Wu,J.,Xiao,Y.,Yan,Y.,Zhang,Y.,&Yu,J.(2017).AnovelCdS/MnSphotocatalystforhydrogenevolutionundervisiblelightirradiation.Chemistry-AEuropeanJournal,23(30),7329-7336.