项目名称: ZnS-CuInS2-AgInS2固溶体纳米晶/MoS2复合物的结构调控及光催化产氢性能研究

项目编号: No.21501072

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 毛宝东

作者单位: 江苏大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 太阳能光催化分解水产氢是获取氢能源最为理想的途径之一,开发高效率可见光催化剂是现阶段研究的热点。I-III-VI2族半导体材料,具有低毒、带隙连续可调等优势,在该领域中占有重要地位。对于这类材料的关键问题是优化它们的组成和结构,以提高光催化产氢效率达到实际应用水平。本项目拟针对I-III-VI2族基ZnS-CuInS2-AgInS2多元固溶体纳米晶,结合无机化学原理调节反应参数和生长过程,利用选择性离子交换和可控扩散等策略实现其组分、尺寸、表面性质的精细调控。进一步在单分散纳米晶表面沉积纳米尺寸MoS2助催化剂,控制沉积方式和后处理过程来优化界面结构改进光生载流子分离和传输。系统研究ZnS-CuInS2-AgInS2纳米晶/MoS2复合体系组分、尺寸、形状、表面和界面结构等对产氢性能的影响,建立构效调控模型,为开发具有实际应用价值的可见光产氢催化剂提供合适的材料体系和理论基础。

中文关键词: 光解水;硫化物固溶体;I-III-VI2族半导体;单分散纳米晶;MoS2助催化剂

英文摘要: Photocatalytic water splitting using solar energy is one of the best approaches to obtain hydrogen energy, and currently the main focus of this field is developing efficient visible light responsive photocatalysts, in which I-III-VI2 group semiconductor materials play an important role owning to their low toxicity and continuously tunable bandgap. The key issue for this class of materials is to optimize their composition and structure in order to promote the H2 production efficiency to a practical application level. In this proposal, we aim to fine tune the composition, size and surface properties of I-III-VI2-based multiple metal solid solution ZnS-CuInS2-AgInS2 nanocrystals employing novel selective cation exchange and controllable diffusion strategies vis manipulating the reaction parameters and growing processes according to inorganic chemistry principles. MoS2 will be combined with these monodisperse nanocrystals and different deposition and post processing methods will be studied to improve the interface structure to increase the charge separation and transportation. Through systematic investigation of the effect of composition, size, shape, surface and interface structures of the ZnS-CuInS2-AgInS2 nanocrystals/MoS2 composite system on the H2 production efficiency, an efficiency-structure relationship model will be established in order to provide suitable material systems and theoretical bases for developing applicable H2 producing photocatalysts under visible light.

英文关键词: photocatalytic water splitting;sulfide solid solutions;I-III-VI2 semiconductors;monodisperse nanocrystals;MoS2 cocatalyst

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