中科院新疆理化所：Z型光催化劑產氫研究方面取得進展

【成果簡介】

中國科學院新疆理化技術研究所環境科學與技術研究室科研人員通過光沉積法，在g-C₃N₄基底上生長Au納米顆粒，然后在Au上負載Cd_xZn_1?xS固溶體，制備了Z型Cd_xZn_1?xS/Au/g-C₃N₄光催化劑，對其結構、形貌和光學性能進行了系統研究。相關研究結果以題為“Enhanced photocatalytic hydrogen evolution along with byproducts suppressing over Z-scheme Cd_xZn_1?xS/Au/g-C₃N₄ photocatalysts under visible light”并作為“front cover”發表于Science Bulletin上。

【圖文導讀】

圖1 Cd_0.8Zn_0.2S/Au/g-C₃N₄光催化產氫的過程示意圖

圖2 性能結果表征

（a）Au/g-C₃N₄的TEM圖像

（b）Cd_xZn_1?xS/Au/g-C₃N₄（x=0.8）的TEM圖像

（c）Cd_xZn_1?xS/Au/g-C₃N₄（x=0.8）的HRTEM圖像

（d）圖（a）方塊區域對應的EDX圖譜

【研究內容】

開發清潔和可再生能源是緩解能源短缺和環境惡化問題的必然選擇。氫氣由于其燃燒產物沒有二次污染而被認為是最理想的清潔燃料。太陽光光催化分解水制氫，為清潔高效地轉化利用太陽能、消除環境污染問題提供了一條極具發展前景的技術路徑，引起國內外學者的研究興趣。然而，單一催化劑存在可見光利用率低或電子空穴復合率高的問題，嚴重制約了其光催化制氫性能。新疆理化所科研人員以葡萄糖為犧牲劑，研究了Z型光催化劑在可見光（λ>420 nm）下光解水制備氫氣的性能。結果表明，Cd_0.8Zn_0.2S/Au/g-C₃N₄具有優異的產氫性能，分別是Au/g-C₃N₄和CdS/Au/g-C₃N₄的52.2倍和8.63倍；Z型光催化劑產氫活性的提高主要歸因于其光生載流子的高效分離。此外，Cd_0.8Zn_0.2S的引入，可以抑制光催化過程中副產物CO和CO₂的產生。該工作為設計高效光催化產氫催化劑提供了新思路。

此研究工作得到國家自然科學基金、中科院“西部之光”、中科院卓越青年科學家等項目支持。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201706/t20170601_4603564.shtml

文獻鏈接：Enhanced photocatalytic hydrogen evolution along with byproducts suppressing over Z-scheme Cd_xZn_1?xS/Au/g-C₃N₄ photocatalysts under visible light?(Science Bulletin, 2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.scib.2017.03.005)

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