摘要
氢能是一种零碳、高效的新能源，利用太阳光催化分解水制氢是解决未来能源问题的一条重要途径。探索高效、稳定和经济的光催化材料是制氢技术的核心。近年来，采用金属-有机骨架（MOF）为模板制备的衍生材料因具有MOF母体高比表面积、高孔隙率和可调性等优良特性在光催化领域备受关注，然而，MOF衍生材料仍存在吸光能力弱、制氢效率不高等问题；而硫系化合物因具有窄能量带隙、光吸收能力强、合成方法简便等优点被广泛应用于光催化领域，但存在光生载流子复合率高、易光腐蚀、催化剂不稳定等问题。因此，通过构建MOF衍生物与硫化物异质复合材料，可加速载流子分离和迁移能力，提高光催化剂稳定性和产氢效率。本论文采用简便的一锅水热法与煅烧、光沉积方法相结合构建了Zn基MOF衍生物复合光催化剂，并对其可见光解水制氢性能开展研究，取得的研究成果如下： 1.采用简便高效的一锅水热法，以ZIF-8为前驱体同时引入镉源和硫源制备了CdZnS固溶体，进一步结合煅烧法制备了CdZnS-ZnO纳米复合光催化剂。并对复合材料的形貌、组成结构、光催化产氢性能进行了测试。结果表明该光催化剂在可见光照射下具有6471.3μmol/g/h的产氢效率，是单组分CdS产氢效率的190多倍，同时呈现出良好的循环稳定性。 2.运用光沉积法在ZIF-8衍生的CdZnS固溶体表面负载NiS助催化剂，并对其形貌结构进行表征，探讨不同负载量对其产氢性能的影响。实验结果表明，当NiS的负载量为3%时，形成的NiS/CdZnS复合光催化剂的产氢效率高达14204μmol/g/h，是单组分CdS产氢效率的417倍，同时具有优异的循环稳定性（＞30h）。通过紫外-可见光谱（UV-vis）、荧光光谱（PL）、瞬态光电流响应（TPRs）和电化学阻抗（EIS）等测试表明，NiS助催化剂的负载有效促进了光生电子-空穴的分离，使复合材料达到高效的析氢能力。
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