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(ZnS_1-x-0.5yO_x（OH）_y-ZnO)固溶体的NiS改性及其在海水体系中的光催化性能研究

作　者: 林仕仪
导　师: 李越湘
学　校: 南昌大学
专　业: 无机化学
关键词: ZnS1-x-0.5yOx（OH）y-ZnO Ni2+掺杂 NiS负载海水光催化制氢
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文通过掺杂镍离子、复合硫化镍对光催化剂ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO进行改性,以Na2S和Na2SO3为电子给体,在海水体系中考察改性对其制氢性能的影响,并探讨了可能的反应机理。工作主要分为三个部分：第一部分研究了Ni2+掺杂对ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO固溶体制氢性能的影响,并对比了Ni/ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO光催化剂在纯、海水体系中制氢性能的差异。采用X射线衍射仪(XRD)、比表面积(BET)、透射电镜(TEM)、UV-Vis漫反射光谱(UV-VisDRS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征。结果表明,Ni2+的掺杂,较好地提高了催化剂的性能,并且,当Ni2+掺杂量达到0.75wt%后,催化剂在海水体系中的活性高于纯水体系。机理研究表明：Ni2+离子是以Ni(OH)2的形式存在表面的。在电子给体为Na2S和Na2SO3的光催化体系中,Ni2+最终是以NiS的形式存在并起作用的。第二部分采用了两种方法制备NiS复合的ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO光催化剂(分别为催化剂在NiS胶体溶液中浸渍和通过沉淀反应将NiS沉积在催化剂上)。以Na2S-Na2SO3作为电子给体,考察NiS改性后的催化剂在纯水和海水中的光催化制氢性能。研究结果表明,在纯水体系中,改性催化剂的活性是由NiS的负载方式和负载量决定的。而在海水体系中,Na2S-Na2SO3的加入会产生絮状的沉淀物,该沉淀物对未改性的催化剂的活性有不利的影响,而当催化剂经过NiS改性后,这种不利的影响会明显减弱,并且催化剂在海水体系中的活性会优于在纯水体系中。我们探讨了可能的机理。第三部分分别采用均相沉淀-煅烧法、溶剂热法、水热法制备了六方相、单斜相、混晶相的NiS。通过简单的超声分散法将三种NiS与ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO进行复合,以Na2S和Na2SO3为电子给体,考察复合了三种不同晶型的NiS后,ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO在海水体系中的光催化产氢性能。结果表明,三种NiS的复合,都可提高ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO的制氢活性,而混晶晶型NiS效果最好,单斜NiS次之,六方NiS效果最差。同时,未改性的ZnS1-x-0.5yOx(OH)y-ZnO光催化剂在海水体系中制氢活性较在纯水体系会有下降,但复合了NiS后,在海水体系中的制氢活性优于在纯水体系中。这一结果进一步验证了我们之前得到的结论。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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