摘要
现代社会面临着能源紧缺以及环境污染等重大难题。如今使用的能源主要来源于煤炭，石油，天然气等，不仅属于不可再生的化石能源，且燃烧过程产生的废水废气会造成严重的环境污染。因此开发清洁的新能源尤为重要。氢气是一种理想的清洁能源，能量密度高，对环境无污染，是一种潜在的清洁能源的替代品。太阳能作为另一种取之不尽用之不竭的新能源，利用太阳光，通过半导体光催化技术生产清洁可再生的氢燃料，被称为“人工光合作用”，可以从根本上解决能源危机。 在光催化的过程中，光催化剂的选择尤其重要。金属卤化物钙钛矿材料具有吸光范围宽、吸光系数高、载流子扩散距离和寿命长等特点，在光催化领域具有广阔的应用前景。但是由于其带隙较窄导致其光生电子和空穴复合严重，因此光催化效率相对较低。负载助催化剂可有效促进电子和空穴的分离，增强催化剂的光催化能力。助催化剂的引入可以从光催化剂导带处捕获光生电子，不仅提供了丰富的活性位点，而且降低了产氢反应活化能。本论文通过合成不同钼基助催化剂，将其与MAPbI3复合，应用到光催化HI产氢中，并对其微观结构和产氢机理进行了探究，具体结论如下： （1）MoC/MAPbI3复合材料的制备和光催化产氢性能研究 通过高温煅烧法制备了MoC微粒，并使用简单静电耦合的方法合成了MoC/MAPbI3复合光催化剂。MAPbI3表面负载 MoC 不仅可以降低钙钛矿表面的析氢电位；另外， MoC作为助催化剂可以促进MoC/MAPbI3界面处电子空穴的分离。在λ ≥ 420 nm的可见光照射下，MoC/MAPbI3复合材料在饱和MAPbI3的HI中表现出良好的光催化活性和稳定性。其中，15%MoC/MAPbI3复合材料的可见光析氢活性最高，为38.4μmol h?1，是单体MAPbI3(1.61μmol h?1)的24倍。此外，MoC/MAPbI3的循环稳定性在多次4 h循环试验中均未降低。更重要的是，在相同的实验条件下，MoC/MAPbI3比传统贵金属Pt修饰的MAPbI3具有更好的催化性能。MoC与MAPbI3之间有效的电荷分离和转移可能有利于其较高的催化活性。 （2）中空MoS2微球负载的MAPbI3复合材料的制备及光催化性能研究 使用模板法，通过水热和进一步酸化制备了中空的MoS2微球（以下记做H-MoS2），通过静电耦合法与MAPbI3微晶相结合，成功制备了H-MoS2/MAPbI3复合材料，并进行了光催化裂解HI试验。H-MoS2的引入不仅降低了MAPbI3表面的析氢电势，同时作为电子接收器，它能有效促进H-MoS2/MAPbI3界面处电子和空穴的分离。H-MoS2/MAPbI3复合材料在可见光照射(λ≥420 nm)下具有良好的光催化活性和稳定性。其中，15%H-MoS2/MAPbI3复合材料的析氢速率高达399μmol h?1，是纯MAPbI3(1.53μmol h?1)的260倍，远远优于 Pt/MAPbI3 （ 15.1 μmol h?1 ）。长期循环稳定性试验结果也表明， H-MoS2/MAPbI3复合材料具有良好的稳定性。
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