ZnIn2S4/ZnS复合材料的制备与光催化产氢性能

邹晓莉， 许静涵， 宋玉玉， 高宇然， 耿延玲

(青岛科技大学 化学与分子工程学院，山东 青岛 266042)

化石燃料的快速消耗加剧了能源危机，对人类的发展造成了巨大威胁。除此之外，自然资源的过度应用已经严重破坏了生态环境[1-2]。作为绿色清洁能源之一，氢被认为是可持续的化石燃料替代品，探索可持续和环境友好的方法持续生产清洁的氢气至关重要[3-4]。光催化将水分解成H2被认为是有前途的制备氢气的重要技术[5]。为了达到实际应用需要的H2释放效率，人们一直努力寻求高活性和稳定的光催化剂。硫化锌(ZnS)是一种性能优异的半导体材料，在光催化领域被广泛研究和应用[6-7]。然而，由于具有较宽的带隙(约3.6 eV)，ZnS仅在紫外光下具有光催化活性，对太阳能利用率低[8-10]。为了提高ZnS的光催化活性，SU等[11]通过超声喷雾热解和化学浴沉积相结合的简单两步法制备出具有不同ZnS含量的CdS/ZnS光催化剂，经过两种处理的样品均显示出优异的光催化活性，最高的氢气生产率55.5 μmol·(g·h)-1。ZHAO等[12]通过溶剂热合成与两步煅烧法相结合，制备了以MOF辅助的ZnO/ZnS纳米异质结构，用于可见光下的光催化制氢，最优异的催化剂氢气生产率415.3 μmol·(g·h)-1。

硫铟锌(ZnIn2S4)可见光响应范围广，具有出色的化学稳定性和令人满意的光学性能[13-15]。重要的是，ZnIn2S4具有合适的带隙结构，有利于与ZnS匹配形成异质结实现纳米复合材料光生载流子的高效分离和迁移，有望合成出一种在可见光响应的光催化剂，提高太阳能的利用率。本研究通过简单的一步水热法合成ZnS、ZnIn2S4和一系列的ZnIn2S4/ZnS复合材料。……