Z型光催化劑產氫研究獲進展

據中國科學院網站新聞報道：開(kai)發(fa)清(qing)潔(jie)和(he)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)是(shi)緩(huan)解(jie)能(neng)源(yuan)短(duan)缺(que)和(he)環(huan)境(jing)惡(e)化(hua)問(wen)題(ti)的(de)必(bi)然(ran)選(xuan)擇(ze)。氫(qing)氣(qi)由(you)於(yu)其(qi)燃(ran)燒(shao)產(chan)物(wu)沒(mei)有(you)二(er)次(ci)汙(wu)染(ran)而(er)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)最(zui)理(li)想(xiang)的(de)清(qing)潔(jie)燃(ran)料(liao)。太(tai)陽(yang)光(guang)光(guang)催(cui)化(hua)分(fen)解(jie)水(shui)製(zhi)氫(qing)，為(wei)清(qing)潔(jie)高(gao)效(xiao)地(di)轉(zhuan)化(hua)利(li)用(yong)太(tai)陽(yang)能(neng)
、消(xiao)除(chu)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)條(tiao)極(ji)具(ju)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)的(de)技(ji)術(shu)路(lu)徑(jing)，引(yin)起(qi)國(guo)內(nei)外(wai)學(xue)者(zhe)的(de)研(yan)究(jiu)興(xing)趣(qu)。然(ran)而(er)

，單(dan)一(yi)催(cui)化(hua)劑(ji)存(cun)在(zai)可(ke)見(jian)光(guang)利(li)用(yong)率(lv)低(di)或(huo)電(dian)子(zi)空(kong)穴(xue)複(fu)合(he)率(lv)高(gao)的(de)問(wen)題(ti)，嚴(yan)重(zhong)製(zhi)約(yue)了(le)其(qi)光(guang)催(cui)化(hua)製(zhi)氫(qing)性(xing)能(neng)。

Cd0.8Zn0.2S/Au/g-C3N4光催化產氫的過程示意圖

中國科學院新疆理化技術研究所環境科學與技術研究室科研人員通過光沉積法，在g-C₃N₄基底上生長Au納米顆粒，然後在Au上負載Cd_xZ_n1−_xS固溶體
，製備了Z型Cd_xZ_n1−_xS/Au/g-C₃N₄光催化劑
，對其結構、形貌和光學性能進行了係統研究。以葡萄糖為犧牲劑，研究了Z型光催化劑在可見光（λ>420nm）下光解水製備氫氣的性能。結果表明，Cd_0.8Zn_0.2S/Au/g-C₃N₄具有優異的產氫性能，分別是Au/g-C₃N₄和CdS/Au/g-C₃N₄的52.2倍和8.63倍
；Z型光催化劑產氫活性的提高主要歸因於其光生載流子的高效分離。此外，Cd_0.8Zn_0.2S的引入
，可以抑製光催化過程中副產物CO和CO₂的產生。該工作為設計高效光催化產氫催化劑提供了新思路。

該研究結果作為“front cover”發表於《科學通報》（Science Bulletin）。此研究工作得到國家自然科學基金、中科院“西部之光”
、中科院卓越青年科學家等項目支持。