彭绍琴, 李紫琴, 黄铭涛, 李越湘

(南昌大学化学系, 南昌 330031)

光催化分解水制氢作为一种直接利用太阳能生产清洁能源的重要潜在方法受到广泛关注[1～4]. 但在实际应用过程中, 由于多数催化剂对太阳能利用率低, 稳定性差, 导致制氢效率低. 更好地利用太阳能和提高光催化制氢效率仍然是一个巨大的挑战[5～10]. 三元硫化物固溶体ZnmIn2Sm+3(m=1～5, 整数)可吸收可见光, 稳定性好且具有合适的析氢能带结构, 因而引起了人们极大的兴趣[11～14]. ZnmIn2Sm+3固溶体的组成、晶体结构、形貌和结晶度等对其光催化制氢性能都有影响[15～17]. 通常采用水热方法合成ZnmIn2Sm+3固溶体, 但产物往往缺陷较多, 结晶度低, 造成光催化制氢活性不高. 为了提高ZnmIn2Sm+3固溶体的结晶度和活性, 人们在合成过程中采用了加入表面活性剂或有机溶剂的方法[18～20], 但制备过程较复杂, 提高了制氢成本.

本文采用水热法制备了ZnIn2S4固溶体. 于室温下对ZnIn2S4固溶体用稀HCl进行后处理, 制得了系列ZnmIn2Sm+3(m≥2, 整数)固溶体, 研究了不同固溶体的可见光光催化制氢性能.

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

六水合硫酸铟(分析纯, 上海宁溶化学试剂有限公司); 七水合硫酸锌、硫代乙酰胺、三乙醇胺(TEDA)、盐酸和无水乙醇(分析纯, 上海国药集团化学试剂有限公司).

XD-2/3型X射线衍射仪(XRD, 北京普析通用仪器有限责任公司); FEI Talos F200X型扫描电子显微镜(SEM, 美国FEI公司); JEM-2100型透射电子显微镜(TEM, 日本JEOL公司); U3310型紫外-可见漫反射仪(UV-Vis DRS, 日本日立公司); F-7000型荧光光谱仪(PL,日本日立公司); ESCALAB250Xi型X射线光电子能谱仪(XPS, 英国Bede公司), AlKα靶(1486.6 eV), 采……