微波辅助快速制备2D/1D ZnIn2S4/TiO2 S 型异质结及其光催化制氢性能

梅子慧，王国宏，严素定，王娟

湖北师范大学污染物分析与资源化湖北省重点实验室，湖北 黄石435002

1 引言

利用半导体光催化剂分解水制氢是解决能源危机的一种有效方法1–6。在各种光催化剂中，TiO2以其无毒、化学稳定性高、形态可控、光催化活性强等优点被广泛应用于光催化制氢反应中7,8。通常，TiO2的不同形貌极大地影响其光催化性能9。其中，1D结构TiO2纳米纤维以其独特的一维电子转移轨迹，较大的吸附能力和较高的光生电子-空穴对传输速率，易回收等优点受到广泛的关注10,11。然而，单一组分TiO2较宽的带隙(3.2 eV)和较窄的光吸收范围(吸收波长阈值在紫外光区)使其难以同时具备较宽的光吸收范围和较高的氧化还原电势，制约了其在光催化领域的实际应用12。通常，将TiO2与不同组分光催化剂构建异质结一定程度上可以解决宽光吸收范围和高氧化还原电势之间的矛盾。然而，TiO2与其他组分光催化剂之间界面接触不紧密及单独组分内光生载流子的复合，将会导致高氧化还原能力的光生载流子不能有效分离，降低光催化活性。因此，构筑TiO2与其他组分间相互作用力强、界面接触紧密、光生载流子分离速率快的异质结是提高TiO2光催化制氢活性的关键，也是发展高效稳定光催化剂的瓶颈13–17。近年来，模拟光合作用体系的S型半导体异质结光催化体系受到研究人员的广泛关注，特别是S型异质结光催化体系同时保留了还原能力较强的电子和氧化能力较强的空穴分别参与还原反应(如制氢)和氧化反应(如制氧)18–22。……