多酸_硫化铟锌复合材料的制备及其光催化产氢的应用.pdf

哈尔滨理工大学材料与化工硕士学位论文

多酸/硫化铟锌复合材料的制备及其光催化产氢的

应用

摘要

开发和设计宽光谱吸收、高电荷分离效率的光催化材料是实现高效产氢

的关键。硫化铟锌(ZnInS，简称ZIS)是一种具有较大的比表面积层状结构

24

的半导体光催化剂，但ZIS存在光生电荷载流子复合速度快等缺点限制其发

展。过渡金属取代型多酸是具有多样结构的无机金属氧簇，其稳定性高、电

子传输能力强，然而多酸因易团聚、水溶性强等问题限制其在光催化领域的

直接应用。基于以上问题，本文通过异质结的构筑和缺陷工程等方式设计并

合成了性能优异且结构稳定的多酸基光催化复合材料，研究内容如下：

1.Keggin型多酸基ZIS复合材料的制备及其光催化产氢应用：以水热得

到的ZIS花球作基底，将将α-[SiWO{M(HO)}]10-(简称SiWM,M=Ni,

9372393

Co,Fe)通过聚多巴胺(PDA)粘结在基底表面，制备ZIS/PDA/SiWM复合材料

93

(简称ZPM-x，M=Ni,Co,Fe；x=1,2,3,4，代表SiWM投入量分别为23

93

wt%，46wt%，69wt%，92wt%)。多酸的负载拓宽光催化剂在可见光区域的

吸收。异质结的形成促进了光生电子和空穴的分离，提供了丰富的催化活性

中心。在无额外助催化剂和光敏剂的条件下，ZPNi-2产氢速率最佳(13.40

mmolg-1h-1)，且具备良好的稳定性。

2.Keggin型多酸基Zn缺陷ZIS复合材料的制备及其光催化产氢应用：

采用分步后处理，通过刻蚀制备富锌离子缺陷的硫化铟锌(VZn-ZIS)。以

V-ZIS为基底，制备了V-ZIS/PDA/SiWNi复合材料(简称V-ZPNi-x，x

ZnZn93Zn

=1,2,3,4,代表SiWNi投入量分别为25wt%，35wt%，45wt%，55wt%)。

93

SiWNi均匀分布在薄片表面，拓宽了紫外-可见光区域的吸收，提供更多的

93

反应界面，有效促进了光生电子的传输，更重要的是Zn离子缺陷的引入，

拓宽了材料的禁带宽度，提高了催化剂的氧化还原能力。其中，VZn-ZPNi-3

的产氢性能最佳，为21.43mmolg-1h-1，并具备良好的稳定性。

关键词多金属氧酸盐；ZnInS；光催化产氢；异质结；阳离子缺陷

24

-I-

哈尔滨理工大学材料与化工硕士学位论文

PreparationofPolyoxometalate/ZnInSComposite

24

andtheApplicationinPhotocatalyticHydrogen