形貌可控高活性ZnS固溶体的制备及可见光分解水制氢研究

本项目采用水热、溶剂法等低温合成技术，在可控条件下制备具有特定形貌、组成、结构的高活性纳米ZnS固溶体可见光催化材料，并研究不同制备工艺及条件对催化剂的微观形貌、电子结构及催化性能的影响。采用透射和扫描电镜等手段研究不同工艺参数下材料的形貌及微观结构，探讨其形成机制；采用密度泛函和Rietveld法研究催化剂的电子结构（态密度、能带结构等）和晶体结构（键长、键角、超结构、结构畸变等）；采用光催化性能评价装置测试不同条件下样品的可见光分解水制氢性能。讨论固溶体形貌、组成、结构与光催化制氢性能的关系，研究光催化机理，寻找提高太阳能利用率和量子产率的有效途径，为设计开发新型高效的光催化材料提供理论和实验依据。

本项目采用（水）溶剂热、超声及氨气氮化等合成技术，在可控条件下制备了具有特定形貌、组成、结构且性能优异的硫化锌基光催化剂。考查了不同合成方法及条件对催化剂的形貌、分布、粒度的影响。采用高分辨电镜、电子衍射等手段，研究了材料的微观结构形貌；利用密度泛函等方法研究了催化材料的电子结构，并结合X射线光电子能谱研究了材料表面缺陷结构、表面离子迁移状况、表面光生电荷性质及杂质对表面态的影响，建立了硫化锌基光催化剂的构效关系模型。为新型高效的光催化的进一步设计和开发提供了理论及实验依据。