超聲驅(qū)動制備Au/CdS 催化劑及其高效光催化產(chǎn)氫

侯慧霞, 張靖怡, 蔡平龍, 林 雋

（中國人民大學(xué) 理學(xué)院, 北京 100872）

利用半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫是解決環(huán)境污染問題和能源短缺問題行之有效的方法［1-5］. 1972 年, 日本學(xué)者Fujishima 和Honda［6］發(fā)現(xiàn)在光照條件下通過TiO2電極能將H2O 分解生成H2和O2, 此后人們便不斷致力于尋找理想的半導(dǎo)體材料來進(jìn)行光催化產(chǎn)氫［7-9］. 在眾多的半導(dǎo)體中, CdS、g-C3N4、 ZnIn2S4等半導(dǎo)體因合適的禁帶寬度以及比H+/H2還原電位更負(fù)的導(dǎo)帶位置而吸引了大量關(guān)注［10-12］. 然而,這些半導(dǎo)體由于自身電荷快速復(fù)合以及析氫過電位高而導(dǎo)致光催化產(chǎn)氫效率降低. 因此, 有必要尋找合適的助催化劑進(jìn)行修飾來抑制光生電子空穴對復(fù)合, 降低析氫過電位及提供產(chǎn)氫活性位點, 增強催化劑的產(chǎn)氫活性［13］.

貴 金 屬 如Pt、 Pd、 Ag 或Au 因 具 有 上 述優(yōu)點常被用作助催化劑負(fù)載在半導(dǎo)體上［14-16］.在這些貴金屬中, Au 的費米能級較低, 可以與半導(dǎo)體在界面處形成肖特基勢壘, 提高電子空穴對的分離效率, 延長載流子的壽命同時能夠提高對可見光的利用［17-18］.近十年來, 人們開展了許多關(guān)于Au/CdS 體系的研究工作［19-21］, 采用了如化學(xué)浸漬法、自組裝法、 微波輔助法、 光沉積法等多種合成方法［22-24］, 但這些方法耗時都比較長, 實驗條件大多要求高溫高壓或有毒有害試劑, 且操作過程比較繁瑣, 盡管已經(jīng)取得了一些進(jìn)展, 但目前報道的許多Au/CdS 復(fù)合光催化劑的制備方法還需要進(jìn)一步優(yōu)化才能實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用. 因此, 有必要開發(fā)一種簡單快速的合成貴金屬/半導(dǎo)體的方法來實現(xiàn)高效光……