Citation: Daochuan Jiang, Liang Zhu, Rana Muhammad Irfan, Lei Zhang, Pingwu Du. Integrating noble-metal-free NiS cocatalyst with a semiconductor heterojunction composite for efficient photocatalytic H2 production in water under visible light[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(12): 2102-2109. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62956-5
硫化镍修饰的硫化镉/硫化锌异质结复合光催化剂用于高效光催化产氢性质的研究
我们首先利用水热合成法得到大量的CdS纳米棒,然后使用化学浴沉积法在CdS表面沉积一定量的ZnS壳层,制备出CdS/ZnS异质结.光照前,采用原位化学沉积法将NiS颗粒负载在CdS/ZnS表面.光催化产氢的性能测试表明,当初始加入镍盐(20 mmol/L)量为100 μL时,所得样品N2(NiS-CdS/ZnS)产氢效率最高(574 μmol·h-1),分别是CdS/NiS,CdS/ZnS和CdS的16.2,5.6和38倍.复合材料的表观量子效率高达43.2%.由此可见,NiS助催化剂和CdS/ZnS异质结存在协同效应,实现了三元体系的高效的光催化产氢性能.瞬态光电流测试结果表明,ZnS和NiS的加入能有效地促进光生电子/空穴的分离和利用.X射线衍射结果表明,CdS以六方相的形式存在,负载ZnS和NiS之后没有明显变化.高分辨透射电子显微镜照片和元素分布证实了NiS-CdS/ZnS复合材料中ZnS和NiS富集在纳米棒表层,其中NiS没有明显晶格条纹.紫外-可见漫反射结果表明,NiS和ZnS的负载后,复合材料的吸收边和纯相的CdS相近,而加入NiS助催化剂使得复合催化剂的颜色变黑,进而增加了可见光的吸收.
-
关键词:
- 光催化产氢
- / 硫化镉/硫化锌半导体
- / 异质结
- / 硫化镍
English
Integrating noble-metal-free NiS cocatalyst with a semiconductor heterojunction composite for efficient photocatalytic H2 production in water under visible light
-
Key words:
- Photocatalytic hydrogen evolution
- / CdS/ZnS
- / Heterojunction
- / Nickel sulfide
-
-
[1] M. Murdoch, G. I. N. Waterhouse, M. A. Nadeem, J. B. Metson, M. A. Keane, R. F. Howe, J. Llorca, H. Idriss, Nat. Chem., 2011, 3, 489-492.
-
[2] N. Z. Bao, L. M. Shen, T. Takata, K. Domen, Chem. Mater., 2007, 20, 110-117.
-
[3] A. Fujishima, K. Honda, Nature, 1972, 238, 37-38.
-
[4] T. Sreethawong, S. Yoshikawa, Catal. Commun., 2005, 6, 661-668.
-
[5] W. G. Tu, Y. Zhou, Q. Liu, S. C. Yan, S. S. Bao, X. Y. Wang, M. Xiao, Z. G. Zou, Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 1743-1749.
-
[6] Q. J. Xiang, J. G. Yu, M. Jaroniec, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 6575-6578.
-
[7] J. Zhang, S. Yan, S. L. Zhao, Q. Xu, C. Li, Appl. Surf. Sci., 2013, 280, 304-311.
-
[8] M. Zhao, H. Xu, H. R. Chen, S. X. Ouyang, N. Umezawa, D. F. Wang, J. H. Ye, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 2331-2337.
-
[9] W. Zhou, W. Li, J. Q. Wang, Y. Qu, Y. Yang, Y. Xie, K. F. Zhang, L. Wang, H. G. Fu, D. Y. Zhao, J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 9280-9283.
-
[10] M. S. Akple, J. X. Low, Z. Y. Qin, S. Wageh, A. A. Al-Ghamdi, J. G. Yu, S. W. Liu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2127-2134.
-
[11] A. Y. Meng, B. C. Zhu, B. Zhong, L. Y. Zhang, B. Cheng, Appl. Surf. Sci., 2017, 422, 518-527.
-
[12] J. Q. Wen, X. Li, W. Liu, Y. P. Fang, J. Xie, Y. H. Xu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2049-2070.
-
[13] Q. Li, B. D. Guo, J. G. Yu, J. R. Ran, B. H. Zhang, H. J. Yan, J. R. Gong, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 10878-10884.
-
[14] T. Simon, N. Bouchonville, M. J. Berr, A. Vaneski, A. Adrović, D. Volbers, R. Wyrwich, M. Döblinger, A. S. Susha, A. L. Rogach, F. Jaeckel, J. K. Stolarczyk, J. Feldman, Nat. Mater., 2014, 13, 1013-1018.
-
[15] X. Zong, H. J. Yan, G. P. Wu, G. J. Ma, F. Y. Wen, L. Wang, C. Li, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 7176-7177.
-
[16] S. Zou, Z. H. Fu, C. Xiang, W. F. Wu, S. P. Tang, Y. C. Liu, D. L. Yin, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1077-1085.
-
[17] D. Zhao, Q. Wu, C. F. Yang, R. T. Koodali, Appl. Surf. Sci., 2015, 356, 308-316.
-
[18] M. Q. Yang, C. Han, Y. J. Xu, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 27234-27246.
-
[19] M. Luo, Y. Liu, J. C. Hu, H. Liu, J. L. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012, 4, 1813-1821.
-
[20] H. Y. Chen, Z. J. Sun, S. Ye, D. P. Lu, P. W. Du, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 15729-15737.
-
[21] Z. J. Sun, B. H. Lv, J. S. Li, M. Xiao, X. Y. Wang, P. W. Du, J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 1598-1602.
-
[22] W. Zhang, Y. B. Wang, Z. Wang, Z. Y. Zhong, R. Xu, Chem. Commun., 2010, 46, 7631-7633.
-
[23] V. M. Daskalaki, M. Antoniadou, G. Li Puma, D. I. Kondarides, P. Lianos, Environ. Sci. Technol., 2010, 44, 7200-7205.
-
[24] X. W. Wang, L. C. Yin, G. Liu, L. Z. Wang, R. Saito, G. Q. M. Lu, H. M. Cheng, Energy Environ. Sci., 2011, 4, 3976-3979.
-
[26] Y. Y. Cui, Chin. J. Catal., 2015, 36, 372-379.
-
[27] Q. Li, X. Li, S. Wageh, A. Al-Ghamdi, J. G. Yu, Adv. Energy Mater., 2015, 5,1500010
-
[28] L. Huang, X. L. Wang, J. H. Yang, G. Liu, J. F. Han, C. Li, J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 11584-11591.
-
[29] D. C. Jiang, Z. J. Sun, H. H. Jia, D. P. Lu, P. W. Du, J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 675-683.
-
[30] Y. P. Xie, Z. B. Yu, G. Liu, X. L. Ma, H. M. Cheng, Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1895-1901.
-
[31] J. Z. Su, T. Zhang, L. Wang, J. W. Shi, Y. B. Chen, Chin. J. Catal., 2017, 38, 489-497.
-
[32] J. L. Meng, Z. M. Yu, Y. Li, Y. D. Li, Catal. Today, 2014, 225, 136-141.
-
[33] J. Zhang, S. Z. Qiao, L. F. Qi, J. G. Yu, Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 12088-12094.
-
[34] Z. H. Chen, P. Sun, B. Fan, Z. G. Zhang, X. M. Fang, J. Phys. Chem. C, 2014, 118, 7801-7807.
-
[35] J. D. Hong, Y. S. Wang, Y. B. Wang, W. Zhang, R. Xu, ChemSusChem, 2013, 6, 2263-2268.
-
[36] J. Q. Wen, X. Li, H. Q. Li, S. Ma, K. L. He, Y. H. Xu, Y. P. Fang, W. Liu, Q. Z. Gao, Appl. Surf. Sci., 2015, 358, 204-212.
-
[37] C. F. Lin, X. P. Chen, S. Chen, W. F. Shangguan, Acta Phys. Chim. Sin., 2015, 31, 153-158.
-
[38] J. R. Ran, J. Zhang, J. G. Yu, S. Z. Qiao, ChemSusChem, 2014, 7, 3426-3434.
-
[39] J. L. Yuan, J. Q. Wen, Q. Z. Gao, S. C. Chen, J. M. Li, X. Li, Y. P. Fang, Dalton Trans., 2015, 44, 1680-1689.
-
[40] J. G. Yu, J. Jin, B. Cheng, M. Jaroniec, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 3407-3416.
-
[41] H. M. Wang, Z. Chen, Q. Cheng, L. X. Yuan, J. Alloys Compd., 2009, 478, 872-875.
-
[42] Y. B. Wang, Y. S. Wang, R. Xu, J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 783-790.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 9
- 文章访问数: 1902
- HTML全文浏览量: 249

下载: