赵宝军，吴 琛，尹 正，曾正祥，黄 曦，缪香英，彭绍琴*，徐俊英

(1.深圳海龙建筑科技有限公司，广东 深圳 518000；2.南昌大学化学学院，江西 南昌 330031)

ZnO是一种资源丰富、价格低廉的宽禁带半导体材料(Eg=3.37 eV)，由于具有优异的光学、电学性能，而且制备条件相对温和、对环境无害，因而被广泛用作光催化剂[1-3]。与TiO2相比,在相同pH值条件下，ZnO的导带电位更负,使H+还原为H2更容易,因而有学者认为ZnO比TiO2有更好的光催化性能[4]。但由于ZnO的禁带较宽，只有太阳光中波长较短的紫外光(λ<387 nm)能被吸收，太阳光中可见光占了总能量的45%，而紫外光只占5%左右。为了充分利用太阳能，使其具有可见光活性，人们通过掺杂[5]、与其它物质复合[6]、染料敏化[7]等手段对ZnO光催化剂进行修饰改性，其中染料敏化是扩展ZnO吸收太阳能可见光的行之有效的方法。Haghighatzadeh[8]制备了叶绿素/类黄酮敏化的ZnO纳米粒子，染料敏化后有效扩大了ZnO光吸收范围，在可见光照射下，叶绿素/类黄酮敏化的ZnO纳米粒子对亚甲蓝有良好的降解。由于叶绿素敏化的ZnO催化剂比类黄酮敏化的ZnO催化剂对可见光的吸收更强，因而叶绿素敏化的ZnO催化剂对亚甲蓝显示出更高的光降解效率。在染料敏化半导体光催化反应体系中，要使光催化剂有良好的可见光催化活性，染料必须有效地吸附在半导体表面。文献报道，在TiO2表面用适当的偶联剂进行处理，可以有效地提高染料在其表面的吸附，提高对可见光的吸收[9]。Domen课题组通过硅偶联剂把Eosin-Y和TiO2连接，使Eosin-Y有效地吸附在TiO2表面，极大提高了TiO2可见光制氢活性[10]。李越湘课题组利用金属离子Al3+和Fe3+偶联TiO2和染料，极大地提高了染料虎红和伊红Y在TiO2表面的吸附，扩展了TiO2对可见光的吸收，有效提高了TiO2可见光制氢活性[11-12]。

本工作用Eosin-Y染料做敏化剂，通过Fe3+离子偶联Eosin-Y和Pt/ZnO，制得了EY-Fe-Pt/ZnO光催化剂。以TMA为电子给体，考察了催化剂在可见光(λ≥420 nm)下分解水制氢活性。研究了染料和Fe3+离子浓度对催化剂制氢活性的影响，通过对催化剂光电性能的研究，探讨了Fe3+离子偶联提高催化剂制氢活性的机理。

1 实验部分

1.1 催化剂的制备

1.1.1 ZnO、Pt/ZnO和Fe-Pt/ZnO的制备

将5 mmol Zn(NO3)2·6H2O和40 mmol NaOH分别溶于20 mL去离子水中，磁力搅拌下，将NaOH溶液慢慢滴加到Zn(NO3)2溶液中。滴加完毕，调节溶液pH为13，继续搅拌20 min，静置30 min后过滤，用蒸馏水洗沉淀3～4遍，120 ℃烘干，最后碾细得到白色的ZnO粉末。

将1.0 g ZnO加入密闭的光照瓶中，加入13.3 mL浓度为1.93×10-3mol·L-1的H2PtCl6溶液、2.0 mL无水乙醇和84.7 mL去离子水。超声5 min后，充N2气30 min，紫外灯下光照2 h。抽滤、洗涤，烘干后得载铂量为0.5 wt%的光催化剂Pt/ZnO。

将0.5 g Pt/ZnO催化剂加入到20 mL不同浓度(0.001,0.002,0.003,0.004和0.005 mol·L-1)的FeCl3溶液中，磁力搅拌2 h，过滤，烘干，得到Fe3+修饰的光催化剂Fe(m)-Pt/ZnO，m为Fe3+离子浓度。

1.1.2 EY-Pt/ZnO和EY-Fe-Pt/ZnO的制备

将0.5 g Pt/ZnO和Fe(m)-Pt/ZnO催化剂分别加入到20 mL不同浓度(0.01,0.03,0.05,0.07和0.1 mol·L-1)的Eosin-Y溶液中，磁力搅拌2 h，过滤，烘干，得到染料敏化光催化剂EY(n)-Pt/ZnO和EY(n)-Fe(m)-Pt/ZnO，n为Eosin-Y溶液的浓度。

1.2 催化剂的表征

多功能XD-2/3 X射线衍射仪测得催化剂XRD谱图；……