摘要：人工Z-机制光催化剂因其同时具有光吸收范围宽、电荷分离效率高以及载流子氧化还原能力强等优势受到了研究者们的广泛关注.然而,设计和制备能够利用太阳能进行高效光解水产氢的低成本、高稳定性非贵金属Z-机制光催化剂仍具有挑战性.本文报道了一种新颖的全固态Z-机制光催化剂Cd1-xZnxS@WO3-x,该催化剂纳米结构是由氧缺陷WO3-x非晶层包覆Cd1-xZnxS纳米棒组成.研究结果表明,由于适量的Zn掺杂使得Cd1-xZnxS具有更强的产生还原性电子能力,同时, WO3-x超薄非晶层中引入的氧空位(W^5+/OVs)有效地促进了电荷的分离,使得该Z-机制Cd1-xZnxS@WO3-x光催化材料具有优异的光催化产氢反应(HER)活性,且显著高于贵金属Pt负载的Cd1-xZnxS纳米棒(Pt/Cd1-xZnxS及绝大多数WO3和CdS基光催化剂.优化后的Cd1-xZnxS@WO3-x复合光催化剂的HER速率可达21.68 mmol h^-1g^-1.进一步通过原位光沉积负载CoOx和NiO--x双共催化剂, Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox复合材料的活性高达28.25 mmol h^-1g^-1,约为Pt/Cd1-xZnxS的12倍.计算结果表明, Cd1-xZnxS@WO3-x在420 nm激发光下的HER表观量子产率(AQY)为34.6%,而负载CoOx和Ni Ox双共催化剂后的Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox的AQY提高到了60.8%.此外, Cd1-xZnxS@WO3-x和Cd1-xZnxS@WO3-x/CoOx/NiOx均表现出了良好的长时间HER稳定性.该工作将为理性设计和制备高效光解水产氢催化剂提供新视角.

摘要：作为科研反哺教学的重要路径,将前沿的科研成果引入到本科生实验教学当中已成为高校实验课程改革的趋势之一。本项目利用热缩聚法制备了一种光催化剂石墨相氮化碳(g-C_3N_4),并应用于光解水产氢,考察了不同原料及钴(Co)掺杂对光解水产氢活性的影响。通过本实验,使学生理解光解水产氢的基本原理,掌握热缩聚法制备催化剂的方法,学习气相色谱、X-射线衍射仪的操作和谱图分析。同时引导学生了解“绿色能源”的前沿知识,树立绿色意识,培养学生运用所学知识全面解决问题的实践创新能力和动手能力。