ZnS-CuInS2-AgInS2固溶体纳米晶/MoS2复合物的结构调控及光催化产氢性能研究
批准号:
21501072
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
毛宝东
依托单位:
学科分类:
无机功能材料化学
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘艳红、白红叶、李娣、闫研、延旭、徐东波、宫关、陈天俊、黄长友
中文摘要
太阳能光催化分解水产氢是获取氢能源最为理想的途径之一,开发高效率可见光催化剂是现阶段研究的热点。I-III-VI2族半导体材料,具有低毒、带隙连续可调等优势,在该领域中占有重要地位。对于这类材料的关键问题是优化它们的组成和结构,以提高光催化产氢效率达到实际应用水平。本项目拟针对I-III-VI2族基ZnS-CuInS2-AgInS2多元固溶体纳米晶,结合无机化学原理调节反应参数和生长过程,利用选择性离子交换和可控扩散等策略实现其组分、尺寸、表面性质的精细调控。进一步在单分散纳米晶表面沉积纳米尺寸MoS2助催化剂,控制沉积方式和后处理过程来优化界面结构改进光生载流子分离和传输。系统研究ZnS-CuInS2-AgInS2纳米晶/MoS2复合体系组分、尺寸、形状、表面和界面结构等对产氢性能的影响,建立构效调控模型,为开发具有实际应用价值的可见光产氢催化剂提供合适的材料体系和理论基础。
英文摘要
Photocatalytic water splitting using solar energy is one of the best approaches to obtain hydrogen energy, and currently the main focus of this field is developing efficient visible light responsive photocatalysts, in which I-III-VI2 group semiconductor materials play an important role owning to their low toxicity and continuously tunable bandgap. The key issue for this class of materials is to optimize their composition and structure in order to promote the H2 production efficiency to a practical application level. In this proposal, we aim to fine tune the composition, size and surface properties of I-III-VI2-based multiple metal solid solution ZnS-CuInS2-AgInS2 nanocrystals employing novel selective cation exchange and controllable diffusion strategies vis manipulating the reaction parameters and growing processes according to inorganic chemistry principles. MoS2 will be combined with these monodisperse nanocrystals and different deposition and post processing methods will be studied to improve the interface structure to increase the charge separation and transportation. Through systematic investigation of the effect of composition, size, shape, surface and interface structures of the ZnS-CuInS2-AgInS2 nanocrystals/MoS2 composite system on the H2 production efficiency, an efficiency-structure relationship model will be established in order to provide suitable material systems and theoretical bases for developing applicable H2 producing photocatalysts under visible light.
围绕具有可见光产氢功能的I-III-VI族量子点的组分、结构与性质,针对清洁能源利用催化剂材料的表界面结构调控、相关激发态电荷转移机理及宏量制备等方面开展研究,通过探索环境友好的制备过程,深入探究材料性能改进的机理,为新型量子点基光催化剂的规模应用提供合适的材料体系和理论基础。(1) 成功合成一系列Ag:ZnIn2S4量子点,系统研究了Ag掺杂量的影响,提出了一个可能增强光催化活性的协同效应机理:带隙连续减小和载流子寿命增加;(2)针对Cu导致的光催化剂失活问题,在一系列Cu-In-Zn-S量子点中发现,负载助催化剂Pt后对Cu掺杂的耐受力提升了10倍,可归因于缺陷引起的电荷复合和助催化剂诱导的电荷分离作用之间的竞争作用;(3)开发了一系列简单方法制备MoS2基高效析氢反应催化剂,研究了制备条件、层间距和组分等对其催化活性和稳定性的影响;(4)在量子点表面负载不同比例的MoS2,制备了一系列Zn-AgIn5S8/MoS2复合光催化剂,稳态和时间分辨荧光光谱研究表明MoS2作为助催化剂能有效的促进电子转移,并提出了一个连续电荷转移机理;(5)为了简化制备过程,在合成中原位制备了Cu-In-Zn-S量子点/MoSx簇,由于钼硫簇提供了更多催化分解水活性位点并促使了电子空穴对的转移,极大改善了产氢活性和光催化稳定性。
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Synergetic Optimization via Composition-Dependent Nanostructuring in Co-Mo-S Electrocatalysts for Efficient Hydrogen Evolution in Alkaline Solution
通过 Co-Mo-S 电催化剂中成分依赖性纳米结构的协同优化,实现碱性溶液中高效析氢
DOI:
10.20964/2018.04.31
发表时间:
2018
期刊:
International Journal of Electrochemical Science
影响因子:
1.5
作者:
[Wang Bo, Liu Yanhong, Hao Jinhui, Zhong Junbo, Yu Furong, Zhang Kewei, Shen Hao, Mao Baodong]
通讯作者:
Mao Baodong
DOI:
10.1016/j.ijhydene.2019.01.102
发表时间:
2019-06
期刊:
International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:
7.2
作者:
[Yalin Yang;Baodong Mao;G. Gong;Di Li;Yanhong Liu;Weijing Cao;L. Xing;Jun Zeng;Weidong Shi-Weidong]
通讯作者:
Yalin Yang;Baodong Mao;G. Gong;Di Li;Yanhong Liu;Weijing Cao;L. Xing;Jun Zeng;Weidong Shi-Weidong
Hierarchical MoS2 nanoflowers on carbon cloth as an efficient cathode electrode for hydrogen evolution under all pH values
碳布上的分层 MoS2 纳米花作为高效阴极电极,可在所有 pH 值下析氢
DOI:
10.1016/j.ijhydene.2018.04.226
发表时间:
2018
期刊:
International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:
7.2
作者:
[Mao Baodong, Wang Bo, Yu Furong, Zhang Kewei, Zhang Zhengyuan, Hao Jinhui, Zhong Junbo, Liu Yanhong, Shi Weidong]
通讯作者:
Shi Weidong
Three-dimensional interconnected MoS2 nanosheets on industrial 316L stainless steel mesh as an efficient hydrogen evolution electrode
工业316L不锈钢网上三维互连MoS2纳米片作为高效析氢电极
DOI:
10.1016/j.ijhydene.2018.11.172
发表时间:
2019-01
期刊:
International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:
7.2
作者:
[Zhang Kewei, Liu Yanhong, Wang Bo, Yu Furong, Yang Yalin, Xing Lei, Hao Jinhui, Zeng Jun, Mao Baodong, Shi Weidong, Yuan Shouqi]
通讯作者:
Yuan Shouqi
Ag doping of Zn-In-S quantum dots for photocatalytic hydrogen evolution: Simultaneous bandgap narrowing and carrier lifetime elongation
Zn-In-S 量子点的 Ag 掺杂用于光催化析氢:同时带隙变窄和载流子寿命延长
DOI:
10.1016/j.apcatb.2017.05.050
发表时间:
2017-11-05
期刊:
APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
影响因子:
22.1
作者:
[Gong, Guan, Liu, Yanhong, Shi, Weidong]
通讯作者:
Shi, Weidong
共 8 条
M-Cu2-xS/碳点基CO2/NO3-共还原合成尿素催化剂设计及光助电催化机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:毛宝东
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依托单位:
国内基金
海外基金