CdS插层的K 4Nb6-x Cu x O17复合物的制备及其光催化制氢活性

崔文权 刘艳飞 刘 利 齐跃丽 樊丽华 胡金山 梁英华

(河北联合大学化学工程学院，唐山 063009)

CdS插层的K4Nb6-xCuxO17复合物的制备及其光催化制氢活性

崔文权 刘艳飞 刘 利 齐跃丽 樊丽华 胡金山 梁英华＊

(河北联合大学化学工程学院，唐山 063009)

以Nb2O5，K2CO3和CuO为原料经高温固相反应合成K4Nb6-xCuxO17催化剂，并通过层间离子交换反应，胺插入反应以及硫化反应制备CdS插层K4Nb6-xCuxO17复合催化剂(K4Nb6-xCuxO17/CdS)。利用X射线衍射(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)，场发射扫描电镜(SEM)，X射线能谱仪(EDX)，紫外-可见漫反射(UV-Vis)，分子荧光光谱(PL)等技术对催化剂进行表征。考察了催化剂的可见光催化制氢活性。结果表明，Cu离子掺杂进入K4Nb6O17晶格中，CdS位于K4Nb6O17层间。CdS插层K4Nb6-xCuxO17催化剂的最大吸收光波长约为550 nm。催化剂制氢活性有明显提高，紫外光和可见光下3 h产氢量分别达到279.83mmol·gcat-1和7.11mmol· gcat-1。最后讨论了复合催化剂光生电荷转移机理。

K4Nb6-xCuxO17；CdS；插层；光催化

0 引 言

半导体光催化分解水制氢是将半导体微粒漂浮在水中，在光照条件下将水分解成氢与氧。这个过程将太阳能转化为化学能，具有环保，经济等优点，受到越来越多的关注[1-4]，制备高活性的光催化剂是提高光催化制氢效率的关键问题。层状半导体光催化剂本身具有氢生成活性中心，无需担载Pt等贵金属就能使水分解成H2和O2，是研究比较多的一类光催化剂，常见的有 K4Nb6O17[5]，K2Ti4O9[6]，K2La2Ti3O10[7]等。K4Nb6O17是NbO6八面体单元经桥氧连接构成的二维层状化合物。然而，K4Nb6O17禁带宽度约为3.2 eV[8]，同大多数层状化合物一样，无法吸收利用可见光。

离子掺杂和窄禁带分子插层是两种改变光催化剂禁带宽度，提高其可见光利用率的重要方法[9-12]。……