研究目的
开发一种一步原位水热法合成分级AuNPs/Cd0.5Zn0.5S纳米结构,并评估其在可见光照射下作为产氢光催化剂的效率。
研究成果
一步原位水热法成功制备出具有增强光催化产氢性能的分级AuNPs/Zn0.5Cd0.5S纳米复合材料,这得益于均匀的AuNP掺杂、表面等离子体共振效应以及改善的电子转移。其中5 wt% AuNPs/Zn0.5Cd0.5S的产氢速率达到12.18 mmol g?1 h?1,显著高于对照样品。该方法为制备高性能异质催化剂提供了简便高效的途径,在未来可再生能源应用中具有潜力。
研究不足
该研究仅限于实验室规模的合成与测试,未涉及工业化应用中的可扩展性和长期稳定性。牺牲试剂TEOA在大规模制氢中可能不具备可持续性。该方法对其他光催化剂体系的适用性尚未探索。
1:实验设计与方法选择:
采用一锅原位水热法制备不同金含量的AuNPs/Zn0.5Cd0.5S,该方法包括调节pH值、高压釜加热和干燥步骤。作为对比,还通过光沉积法制备了Zn0.5Cd0.5S、AuNPs/CdS、AuNPs/ZnS及AuNPs/Zn0.5Cd0.5S。
2:5Cd5S,该方法包括调节pH值、高压釜加热和干燥步骤。作为对比,还通过光沉积法制备了Zn5Cd5S、AuNPs/CdS、AuNPs/ZnS及AuNPs/Zn5Cd5S。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品使用阿拉丁和上海国药的化学试剂及高纯水合成,金含量范围为2.5至12.5 wt%。
3:5至5 wt%。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:化学试剂包括谷胱甘肽(GSH)、醋酸锌(Zn(Ac)2·2H2O)、醋酸镉(Cd(Ac)2·2H2O)、氯金酸(HAuCl4·4H2O)、氢氧化钠(NaOH)、三乙醇胺(TEOA)、硫酸钠(Na2SO4)。设备包括高压釜、透射电镜(Tecnai G2 F30 S-TWIN)、X射线光电子能谱(ESCALAB250 Xi)、比表面积分析仪(ASAP 2020 HD88)、X射线衍射仪(D8 Advance)、光致发光光谱仪(F-4500)、时间分辨光谱仪(PLS20)、傅里叶变换红外光谱仪(Tensor 27)、紫外可见分光光度计(Cary-5000)、电化学工作站(Interface 1010)、氙灯(CEL-HXF 300)、气相色谱仪(GC-7920)。
4:8)、X射线衍射仪(D8 Advance)、光致发光光谱仪(F-4500)、时间分辨光谱仪(PLS20)、傅里叶变换红外光谱仪(Tensor 27)、紫外可见分光光度计(Cary-5000)、电化学工作站(Interface 1010)、氙灯(CEL-HXF 300)、气相色谱仪(GC-7920)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程包括混合试剂、调节pH值、180°C水热反应4小时、洗涤和干燥。光催化测试包括将催化剂分散于TEOA溶液、抽真空、可见光照射及通过气相色谱分析氢气。
5:数据分析方法:
采用TEM、XPS、BET、XRD、PL、电化学测量和GC进行数据分析,对粒径和产氢速率进行统计分析。
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