《基於非貴金屬二硫化鉬/卟啉鋅體系的光催化制氫研究》是依託杭州電子科技大學，由元勇軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於非貴金屬二硫化鉬/卟啉鋅體系的光催化制氫研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：元勇軍
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光催化制氫將太陽能轉換為氫能是解決能源危機和環境污染的一個重要機遇和挑戰。基於無機納米粒子膠體催化劑和配合物光敏劑的光催化制氫體系可以快速地將水還原為氫氣，但這類體系使用的光敏劑和催化劑通常都是貴金屬化合物，開發基於過渡金屬的光催化材料對降低體系的成本具有重要的研究意義。本項目在前期研究基礎上，構建由二硫化鉬催化劑和卟啉鋅光敏劑組成的非貴金屬光催化制氫體系。由於卟啉鋅光敏劑在可見光區域具有強的吸收能力，同時在卟啉鋅配合物結構設計上引入羧基，使卟啉鋅吸附在二硫化鉬納米粒子表面，加強光敏劑與二硫化鉬之間的電荷傳輸，有利於獲得高效的光致產氫體系。本項目主要的研究內容為：(1) 闡明二硫化鉬、卟啉鋅結構與性能的構效關係；(2) 揭示二硫化鉬與卟啉鋅之間的電荷傳輸機制；(3) 探討該體系產氫的反應機理。項目的成功實施將為構建由過渡金屬化合物組成的光催化制氫體系提供實驗依據和理論依據。
結題摘要
光催化太陽能制氫技術將太陽能轉換為氫能是解決當前能源危機和環境污染的一個重要機遇和挑戰。然而，目前光催化制氫體系主要使用貴金屬化合物為催化劑材料，開發基於低成本的過渡金屬的光催化材料對降低體系的成本具有重要的研究意義。本項目構建了以MoS2為催化劑、卟啉鋅配合物為光敏劑的高效光催化制氫體系，研究了它們結構與光催化性能的構效關係；通過螢光光譜儀，光電流和螢光衰減等表征手段研究了MoS2催化劑與卟啉鋅光敏劑之間的電荷傳輸機制，探討光催化制氫體系的反應機理。我們的研究結果表明在卟啉鋅光敏劑和MoS2催化劑之間引入石墨烯，ZnO等載流子傳輸材料可以有效地加速卟啉鋅光生電子向MoS2的傳輸，增強了體系的光催化制氫性能。本項目最佳化的基於卟啉鋅和MoS2的光催化制氫體系在420 nm單色光下的表觀量子效率達到了15.2%。此外，我們還拓展了MoS2基的光催化體系，使用無機半導體染料為光敏劑，構建了無機半導體染料與MoS2的光催化體系。本項目的成功實施具有重要的研究意義和套用前景，為構建基於過渡金屬化合物的高效、穩定、環境友好、低成本的太陽能制氫體系提供重要的借鑑和參考價值。
