《硫取代锌掺杂InOH3的水热合成及可见光催化分解水制氢》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硫取代锌掺杂InOH3的水热合成及可见光催化分解水制氢（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑 硫取代锌掺杂I n ( O H ) 3 的水热合成及可见光催化分解水制氢 雷志斌6 ，刘美英4 ，鄢洪建4 ，马贵军4 ，吴国鹏4 ，李灿4 4 中国科学院，大连化学物理研究所，催化基础国家重点实验室，大连，辽宁，1 1 6 0 2 3 ； 6 辽宁师范大学，化学化工学院，功能材料化学研究所，大连，辽宁，1 1 6 0 2 9 ， E m a i l ：z b l e i l r m u e d u c n 利用太阳能光催化分解水制氢是人类获取清洁能源的重要途径。研究在可见 区具有较高产氢活性的新型光催化剂已成为该领域的重要发展方向之一【
2、l 捌。和 氧化物相比，硫化物光催化剂具有禁带宽度窄、吸收可见光、产氢活性高等优点， 已成为光催化分解水制氢研究较多的一类催化剂体系 3 - 5 】。 氢氧化物作为分解水的光催化剂尚未有文献报道，我们通过水热法，分别以 硝酸锌、硫酸铟以及硫脲为前体，在碱性介质中水解得到I n ( O H ) 3 、硫取代的 I n ( O H ) 3 ( 记为I n ( O H ) y S ：) 和锌掺杂硫取代的I n ( O H ) 3 ( 记为I n ( O H ) v S ：z n ) p J 。2 0 = 2 2 2 4 ，3 1 7 ，5 1 1 8 ，5 6 4 8 的衍射峰分别对应I n ( O
3、 H ) 3 的2 0 0 ，2 2 0 ，4 2 0 ，4 2 2 晶面衍 射，说明通过水热法可得到晶化度较高的I n ( O H ) 3 、I n ( O H ) v S ：和I n ( O H ) 。S z ：Z n 半 导体材料。随着S 2 - 取代量的增加，衍射峰位置向低角度偏移，说明S 2 - ( 1 8 4A ) 取代了I n ( O H ) 3 晶格中O H - ( 1 4 0A ) 的位置【5 J 。 表1I n ( O H ) y S ：光催化剂的物理参数以及产氢活性5 1 表l 列出了I n ( O H ) 3 以及部分硫取代后I n ( O H ) v S ：光催化剂的
4、物理参数及可 见光照射下的平均产氢活性。随着反应物中硫脲量的增加，分子式中S ：- 取代O H - 的量也增加，由于S 3 p 轨道能级比0 2 p 能级更负，所以I n ( O H ) 。S ：的禁带宽度逐 渐减小。研究表明，虽然S 取代量不同，但I n ( O H ) v S ：的产氢活性相差不大p J 。 暗示出禁带宽度和吸收边的位置不是影响I n ( O H ) v S ：活性的关键因素。 图1 给出了I n ( O H ) 3 相关材料紫外可见漫反射吸收光谱，I n ( O H ) 3 从2 4 0n l n 开始有吸收，对应禁带宽度为5 1 7e V 。S 2 - 取代部分O H
5、一后，吸收边移动到可见 区，禁带宽度减小为2 1 9e V 。这主要是由于S 2 p 轨道能级比0 2 p 轨道能级更负， 因此I n ( O H ) v S ：的价带主要由S 2 p 轨道和0 2 p 轨道形成的杂化轨道构成。另外 I n ( O H ) v S ：的吸收边还可以通过掺入不同量的Z n 2 + 向紫外区移动，由于Z n 4 s 轨道 具有相对于I n 5 s 轨道更负的能级【3 4 】，当Z n I n 的投料比X 由0 0 5 增加到l 时， 催化剂I n ( O H ) v S ：Z n 的吸收边发生蓝移，并随x 值的增加，蓝移程度加大，禁 2 0 0 6 年全国太阳能光
6、化学与光催化学术会议专辑 带宽度相应增加。z n4 s 和I n5 s 轨道杂化的结果使光催化剂I n ( O H ) v S ：Z n 形成了 新的导带。I n ( O H ) v S ：Z n 的导带能级比I n ( O H ) ，S ：更负，但比Z n S 的更正。相对 于I n ( O H ) y S ：，I n ( O H ) v S ：Z n 的光活性明显提高。当X = 0 2 和0 5 时，I n ( O H ) y S ：Z n 的产氢活性分别为3 5 8 和6 7 肛m o l h ，对应可见区( 4 2 0 + 1 0 n m ) 量子效率分别为 0 3 2 和0 5 9
7、。如果进一步增加z n 2 + 的取代量，结果发现催化剂的活性反而减 小，这主要是因为，催化剂能够吸收利用的光子数随着禁带宽度的增加而减少， 同时Z n 2 + 的过量掺杂可能引起I n ( O H ) 。S ：催化剂晶格发生较大的变形，从而不利 于电子的流动，导致光催化活性逐渐减小。 j 菇 、 参 。历 C 3 三 W a v e l e n g t h n m 0 。0O 2O 4O 60 。81 0 N o m i n a Ir a t i oo fZ nt oI r lI nt h ef e e d s t o c k 图1I n ( O H ) y S 。：Z n 光催化剂的紫外可
8、见漫反射吸收光谱( 左) 及其可见光催化分解水产 氢活性( 右) 参考文献： 【1 】K M a e d e ，K T e r a m u r a ，D L L u ，T T a k a t a ，N S a i t o ，YI n o u ea n dK D o m e n ，N a t u r e ，2 0 0 6 ， 4 4 0 ，2 9 5 ；ZA m C h e m S o c ，2 0 0 5 ，1 2 7 ，8 0 8 6 ；ZP h y s C h e m B ，2 0 0 5 ，1 0 9 ，2 0 5 0 4 【2 】M e i y i n gL i u ，W a n s
9、h e n gY o u ，Z h i b i nL e i ，G o u h u aZ h o u ，J i a n j u nY a n g ，G u o p e n gW u ，G u O u n M a ，G u o y o uL u a n ，T T a k a t a , M H a r a ，K D o m e na n dC a nL i ，C h e m C o m m u n ，2 0 0 4 ，2 19 2 【3 】Z h i b i nL e i ，W a n s h e n gY o u ，M e i y i n gL i u ，G u o h u aZ h o u
10、，T u y o s h iT a k a t a ，M i c h i k a z uH a r a ， K a z u n a r iD o m e na n dC a nL i ，C h e m c o m m u n ，2 0 0 3 ，21 4 2 4 】I T s u j i ，H K a t o ，H K o b a y a s h ia n dA K u d o ，zA m C h e m S o c ，2 0 0 4 ，1 2 6 ，1 3 4 0 6 ；I T s u j i ， H K a t oa n dA K u d o ，A n g e w C h e m I n t E d ，2 0 0 5 ，4 4 ，3 5 6 5 【5 Z h i b i nL e i ，G u i j u nM a ，M e i y i n gL i u ，H o n g j i a nY a n ，W a n s h e n gY o u ，G u o p e n gW U , T s u y o s h i T a k a t a ，M i c h i k a z uH a r a ，K a z u n a f iD o m e na n dC a nL i ，JC a t a l , 2 0 0 6 ，2 3 7 ，3 2 2 2 6 8
