CdS复合半导体光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究.docx

CdS复合半导体光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究
摘要：
光催化技术是一种将光能转化为化学能的方法，广泛应用于环境保护、水处理、能源等领域。本研究采用水热法制备了CdS复合半导体光催化剂，通过紫外可见光谱、透射电子显微镜、X射线衍射等技术表征了其物理化学性质，以及在光解水制氢方面的性能。结果表明：制备的CdS复合半导体光催化剂具有较高的光催化活性，其最大吸收峰在470nm左右，具有良好的光催化解析水制氢能力。同时，在光催化过程中，Cu2S/CdS复合结构能够提高CdS的电子传输性能，进一步提高了其光催化活性。该研究为使用CdS复合半导体光催化剂进行光解水制氢提供了新的思路和方法。
关键词：光催化；CdS复合半导体；光解水制氢
Abstract:
Photocatalysisisamethodofconvertinglightenergyintochemicalenergy,whichiswidelyusedinenvironmentalprotection,watertreatment,energyandotherfields.Inthisstudy,CdScompositesemiconductorphotocatalystwaspreparedbyhydrothermalmethod.Thephysicalandchemicalpropertiesofthephotocatalystanditsperformanceinphotocatalytichydrogenproductionfromwatersplittingwerecharacterizedbyultraviolet-visiblespectroscopy,transmissionelectronmicroscopy,X-raydiffractiontechnique.TheresultsshowedthatthepreparedCdScompositesemiconductorphotocatalysthadhighphotocatalyticactivitywithamaximumabsorptionpeakataround470nm,andexhibitedgoodphotocatalytichydrogenproductionfromwatersplitting.Inaddition,theCu2S/CdScompositestructurecouldenhancetheelectrontransferperformanceofCdS,furtherenhancingitsphotocatalyticactivity.ThisstudyprovidesnewideasandmethodsforusingCdScompositesemiconductorphotocatalystinphotocatalytichydrogenproductionfromwatersplitting.
Keywords:photocatalysis;CdScompositesemiconductor;photocatalytichydrogenproductionfromwatersplitting
引言：
光催化技术是一种将光能转化为化学能的方法，是一种可持续发展的环保新技术。光催化技术实际上是利用光催化剂吸收太阳光能，使得催化剂能够在光照条件下进行电子转移，从而在化学反应中起到促进剂的作用。
在光解水制氢方面，水分解产生氢气是一种绿色能源，是CO2的还原剂，不会对环境造成负面影响。因此，光解水制氢是近年来备受关注的重要研究领域。
本研究旨在使用CdS复合半导体光催化剂进行光解水制氢，做出有关光催化剂性质和制氢效果的相关研究。
实验方法：
1.实验试剂及仪器
试剂：CdSO4、Na2S、Cu(NO3)2、NaOH等。
仪器：紫外-可见分光光度计、透射电子显微镜、X射线衍射仪等。
2.光催化剂制备
采用水热法制备CdS复合半导体光催化剂。首先，在100mL无水乙醇中加入0.1mmol/L的CdSO4和0.1mmol/L的Na2S，充分溶解后加入10mL的0.1mol/LNaOH，将反应溶液超声处理10min。混合均匀后，转移到100mL的Teflon反应釜中，在150℃的恒温下反应6h。制备得到的CdS复合半导体光催化剂用去离子水洗涤至中性，真空干燥后备用。
3.光催化剂的表征
使用紫外可见光谱仪分析光催化剂在可见和紫外光范围内的吸收性质。采用透射电子显微镜观察光催化剂的形貌和尺寸及其内部结构和晶格结构。
使用X射线衍射仪分析光催化剂的晶体结构以及其结晶度和晶粒尺寸。
4.光催化制氢实验
在250mL的三角瓶中分别加入50mL去离子水和测试样品，用氦气或氮气将剩余的空气