半导体纳米材料的制备及其光催化制氢的研究进展
基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)
2016年第35卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·131·化工进展基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究进展邵先坤，郝勇敢，刘同宣，胡路阳，王媛媛，李本侠（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南 232001）摘要：由具有表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）效应的贵金属（Ag、Au等）纳米粒子和半导体纳米结构组成的纳米复合光催化剂具有优异的可见光光催化活性，成为新型光催化材料的研究热点之一。
本文综述了Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的制备方法、基本性质以及光催化应用方面的一些重要研究进展；重点介绍了Ag(Au)等纳米粒子的表面等离子共振增强可见光催化活性的机理，以及Ag(Au)纳米粒子与不同类型半导体复合的光催化剂的光催化性能，其中所涉及的半导体包括金属氧化物、硫化物和其他一些半导体；本领域未来几年的研究热点将集中于新型高效的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的微结构调控及其用于可见光驱动有机反应的机理研究。
本文为基于SPR效应构建Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究提供了有力的参考依据，并且指出Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究是发展可见光高效光催化剂的重要方向。
关键词：贵金属；表面等离子体共振；可见光响应；催化剂；降解；制氢中图分类号：O 649.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）01–0131–07DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.017Research progress of Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalystsbased on surface plasmon resonanceSHAO Xiankun，HAO Yonggan，LIU Tongxuan，HU Luyang，WANG Yuanyuan，LI Benxia （School of Materials Science and Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，Anhui，China）Abstract：Nanohybrid photocatalysts composed of noble metal nanoparticles (Ag，Au，etc.) with surface plasmon resonance (SPR) effect and semiconductor nanostructures have become one of the research hotspots in the field of advanced photocatalysis because of their excellent photocatalytic activity under visible light irradiation. This review summarized some significant research progress about the basic properties，preparation methods and the photocatalytic applications of the plasmonic Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts. We emphatically introduced the mechanism for the enhanced effect of Ag(Au) nanoparticles with SPR on visible light response photocatalytic activity，as well as the photocatalytic performance of the nanohybrid photocatalysts composed of Ag(Au) nanoparticles and different types of semiconductors，including metal oxides，metal chalcogenides and other semiconductors. The research in this field will focus during the next few years on the microstructure modulation of the novel high-efficiency Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts and their photocatalytic mechanisms in visible-light-driven organic reactions. This收稿日期：2015-04-21；修改稿日期：2015-06-18。
半导体光催化制氢的进展
矢键词：半导体；光催化；太阳能；电解水；制氢；改性。
引言：在上课过程中老师讲到的新能源汽车当中的氢燃料池汽车让我对氢能的开发利用产生了浓厚的兴趣，就想着写一篇矢于氢能方面的文章。
结合老师上课过程提到的太阳能制氢，就定位在了半导体光催化制氢这个主题了。
目前，氢气在氢燃料电池汽车当中得到了广泛的应用，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合而发电，根据此原理而制成的氢燃料电池可以发电用来推动汽车。
氢燃料电池汽车是终极环保汽车。
氢燃料电池汽车零排放，且一次加氢续驶里程长，加氢时间短，相当于汽油车，一直以来被作为新能源汽车技术路线之一。
但是，到目前为止，氢燃料电池汽车，并没有得到大范围的普及，因为一些技术条件的短板暂时限制了它的应用。
其中最大的问题就是氢气来源问题，世界上很多国家的氢燃料的生产并不是以水为原料，而是以天然气作为生产原料，先前讲到了，如果要电解水取得氢气，那需要很大的能量消耗，而且要生产出能量值与普通汽油燃料相当的氢燃料，我们就需要大量的水资源，水同样也是我们这个星球稀缺的资源。
同时，氢气的储存和运输过程又要耗费很大的能量，所以到目前为止，要驱动一辆氢燃料电池汽车，所需能耗太大，还不能达到节能环保的目的。
麻省理工学院的一些能源专家则提出，氢燃料电池车真正要“跑起来”，至少还需要15年的时间。
那么，如何低能耗，效率高地制备氢气成为了氢燃料汽车的一个瓶颈，目前制备氢气有也有很多方法，包括热化学法制氢，光电化学分解法制氢，光催化法制氢，人工光合作用制氢，生物制氢等，在这里重点介绍一下光催化制氢的一k些新的研究和进展。
摘要：氢能具有高效、清洁、无污染、易于产生、便于输运和可再生等特点，是最理想的能源载体。
因此，氢能将会成为未来化石能源的主要替代能源之一，利用可再生能源制取氢气是未来能源发展的必然趋势。
利用太阳能直接从水中获得的氢气，氢气又可作为能源燃料，燃烧产物是水，它以最清洁环保的形态回到自然生态循环中，这是一种完全的可持续开发的能源利用的途径。
半导体光催化剂制氢研究报告新进展
半导体光催化剂制氢研究新进展摘要：光催化剂材料的研制是光催化制氢技术的关键环节之一。
本文在简要介绍太阳能光解水制氢基本原理的基础上，重点介绍了目前国内外半导体制氢光催化剂材料研究的新进展和动态，并对其未来发展前景和趋势进行了展望。
关键词: 光催化；半导体材料；光催化剂引言太阳能作为一种最丰富的可再生能源, 具有其它能源所不可比拟的优点[1-3]。
太阳能取之不尽、用之不竭，太阳每年向地球辐照的能量大约是5.4×1024焦耳。
与核能相比，太阳能更为安全；与水能、风能相比，太阳能利用的成本较低，而且不受地理条件的限制。
全世界范围每年需要的能源相当于8×109吨煤，也就是1.09×1020焦耳的能量。
如果辐照地球上一小部分的太阳能能被利用的话，许多能源问题都可能迎刃而解。
目前，太阳能转换主要有光热转换、生物质转化、光电转换和化学转化四种形式。
太阳能直接转化为高效清洁可储存的化学能，如氢，是最理想的能源转化和存储方式。
氢是高质能比(33900卡/克)、清洁无污染、高效和可储存运输的能源载体[4-14]，（如图1所示）。
氢还是重要的化工原料之一[15-29]。
虽然氢是宇宙中最富有的元素，但在地球上并没有直接可利用的氢气资源。
目前，氢主要利用水电解和重整矿物燃料制备。
水电解能耗巨大，矿物燃料重整转化效率和产量虽然都较高，但依赖于储量有限的矿物燃料，并且反应副产物二氧化碳排放到大气中导致温室效应。
利用太阳能直接从水中获得的氢气，氢气又可作为能源燃料，燃烧产物是水，它以最清洁环保的形态回到自然生态循环中，这是一种完全的可持续开发的能源利用的途径。
20世纪60年代末，日本学者Fujishima和Honda发现光照n-型半导体TiO2电极可导致水分解[30, 31]，使人们认识到了利用太阳能光催化分解水制氢的可行性，利用太阳能分解水制氢或将太阳能直接转化为化学能逐渐成为能源领域的研究热点之一[32, 33]。
半导体光催化材料研究进展
半导体光催化材料研究进展- 43 -第2期2019年4月No.2 April，2019在世界环境资源短缺，产业转型升级的重要时间段，创建“资源节约型”、“环境友好型”新工业刻不容缓。
当前的环境污染问题与新能源的开发利用已经成为当前研究的重中之重。
光催化技术作为洁净的技术，以太阳能为原料，在半导体介质下进行独特的催化反应。
进而将有机污染物降解为无机污染物，达到绿色环保、节能高效地降解有机废物的目的。
本研究意在总结当前比较成熟的几种半导体光催化材料的研究进展。
1 BiFeO 3负载合金的半导体光催化材料研究进展涂乔逸等[1]在2018年以五水合硝酸铋和五水合硝酸铁为原料制备了铁酸铋纳米材料，以四氢硼合钠为还原剂，成功制备了负载钯合金的BiFeO 3半导体光催化材料。
并在紫外-漫反射图谱与X 射线能谱进行表征。
结果显示BiFeO 3在成功负载钯金属后的光催化效果有显著增强。
在pH=3，电流强度为200 mA 的条件下，基本可以将对硝基苯酚完全去除。
阿比迪古丽·萨拉木等[2]在实验室中，以原料九水合硝酸铁与五水合硝酸铋，经溶解、脱水、静置退火得到BiFeO 3。
在经X 射线衍射图谱发现，退火温度为550 ℃的衍射峰尖锐并且没有杂峰。
在不同质量分数的亚甲基蓝降解液中，在可见光部分具有较好的光催化活性。
但是所降解的物质浓度对此薄膜的光催化效率也有部分影响。
2 TiO 2光催化材料作为一种常见的半导体，TiO 2能携带3.2 eV 的能量。
在紫外光的照射下，表层电子溢出，到达导带，则会产生一对空穴。
在电子进入空穴之后可以加快光降解的氧化还原反应的发生。
而当前的主要瓶颈在于如何提高TiO 2的活性改性。
当前较为成熟的制备纳米二氧化粉末的方法为水热法[3]。
主要分为以下几步：（1）晶核的形成，尿素在高温下溶解，析出微粒作为晶核。
（2）晶核的长大以及水合二氧化钛的生成。
（3）随着温度进一步升高，生成的二氧化钛脱去结晶水，生成纳米二氧化钛的微小晶体。
3 d_10_和d_0电子构型半导体光催化制氢研究进展
100871；
摘 要 光催化分解水制氢是获得廉价氢源的最理想途径，光催化剂的研究是此项技术实施的关键。 本文从光催化制氢的机理、光催化剂的种类，以及具有 氢领域的研究进展进行了总结，提出了光催化分解水制氢存在的问题、所面临的挑战以 及该领域未来发展的方向。
在可再生的清洁能源中，太阳能是最经济的能源，充分利用太阳能，使其转化为二次清洁能源，已经 成为新能源研究和开发的重点。太阳能光催化分解水制氢是太阳能利用的重要途径之一，氢气本身无 毒无害，燃烧后只产生 H2 O，是最清洁的能源。传统制氢方法中化石燃料制氢占 90% 以上，其成本通常 较高，且制氢过程直接或间接地消耗了化石燃料，产生了 SO2 、NOx 等污染物； 而太阳能光催化分解水制 氢是获得廉价氢气的最理想的途径。
·970·
化学通报 2013 年 第 76 卷 第 11 期
http： / / www． hxtb． org
受到光的激发时，半导体的电子和空穴都位于半导体的 VB 中； 当半导体受光激发，且光的能量大于或
等于 Eg时，价带中的电子吸收光子的能量，被激发到半导体的 CB 上，而在 VB 上留下带正电荷的空穴。 水分解生成氢气和氧气的反应是吉布斯自由能升高的反应，为非自发的过程。即，
日本东京大学 Domen 小组［2］发现了一种新型的可见光催化剂（ Ga1 － x Znx ） （ N1 － x Ox ） ，它是 GaN 和 ZnO 的固溶体，是 Ⅲ-Ⅴ 族和 Ⅱ-Ⅵ 族半导体，GaN 和 ZnO 的 Eg 都大于 3 eV，不能吸收可见光； 但是， （ Ga1 － x Znx ） （ N1 － x Ox ） 的 Eg 小于 3 eV，对可见光有明显吸收，Eg 降低的原因是由 Zn 和 O 组分的电子行为 造成的，Eg取决于催化剂的成分 x。
ZnS光催化剂的研究进展
ZnS 光催化剂的研究进展石家庄铁道大学，材料科学与工程学院，河北省交通工程材料重点实验室，石家庄050043河北崔亚楠，苏俊章*，贾云宁，张咪，佟鑫，郭钰东【摘要】硫化锌(ZnS)是一种半导体型纳米光催化剂。
因其在抗氧化与水解方面具有较好的化学稳定性，同时具有明显的光电效应，因此，在制备太阳能电池、光敏电阻、污水降解、水解制氢等方面具有独特的优势。
本文重点讨论了半导体型ZnS纳米晶体的合成方法、结构组成和光催化应用的最新进展。
【关键词】ZnS；光催化剂；降解；水解制氢引言ZnS是一种独特的II-VI族半导体光催化剂，由于其形貌多样、物理和光催化性能优异，受到了世界各国学者的广泛研究。
传统意义上，ZnS具有显著的多功能性，可用于多种新型应用，例如发光二极管(LED)、电致发光、传感器、激光器和生物设备等[1]。
与此同时研究发现，ZnS主要以两种结晶形式存在，一种为立方体晶型(闪锌矿)，一种为六角形晶型(纤锌矿)。
在两种晶体形式中，Zn和S的配位几何形状是四面体晶系，它们的带隙分别为3.72 eV和3.77 eV [1]。
由于ZnS仅在紫外光区域响应(λ<340 nm)，因此，研究人员通过减小其禁带宽度，拓宽光响应范围，制备出具有高效光催化性能的可见光驱动的ZnS基光催化剂。
通过制备具有纳米结构的ZnS，可以改善其光催化活性，从而用于多种光催化技术，如卤代苯衍生物的光还原脱卤、CO2的光催化还原、有机污染物的光催化降解、以及光催化水解制氢技术[2]。
此外，ZnS具有许多独特的优势，例如优异的电子传输性能、良好的热稳定性、高电子迁移率、无毒性和相对较低的成本。
为此，各国学者对ZnS进行了许多改进研究，如金属或非金属元素掺杂、染料敏化、复合半导体和形成表面缺陷等[3,4]，以期开发出宽太阳光谱相应的可见光活性光催化剂。
因此，在基础研究和实际应用中，具有不同形貌的ZnS纳米结构将会受到广泛关注。
本文侧重于对ZnS光催化剂的合成方法以及光催化应用的讨论与总结。
助催化剂Pt-Co合金纳米颗粒的合成及光催化制氢活性
助催化剂Pt-Co合金纳米颗粒的合成及光催化制氢活性段丽璇;陆盼;张金星;吴强;姚伟峰【摘要】Pt-Co alloy nanoparticles in different proportions were synthesized by hydrothermal method,the sizes of which were about 4 nm.The Pt-Co alloy nanoparticles were loaded on the surface of commercial CdS as cocatalyst.The nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD),transmission electron microscope (TEM),selected area electron diffraction (SAED),energy spectrum analysis (EDS) and so on.The results indicated that Pt-Co alloy nanoparticles were synthesized successfully and loaded perfectly on the surface of commercial CdS.The performances of splitting water to achieve hydrogen under visible light were tested on the condition of simulative solar light.The results illuminated that the performance was best when the molar ratio of Pt and Co was 3 ∶ 1,1 049μmol/h.The photo-quantum efficiency was up to36 ％,which was equal to pure Pt.%采用水热法合成了粒径在4 nm左右的不同比例的Pt-Co合金纳米颗粒,作为助催化剂负载在商业CdS表面.用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、能谱分析(EDS)等技术对其进行表征.结果表明,确实合成了Pt-Co合金且负载良好.样品在模拟太阳光的条件下,测试其可见光分解水制氢性能,结果表明,n(Pt):n(Co)=3:1时产氢性能最佳,为1 049 μmol/h,光量子效率达到36％,与纯铂性能相当.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)010【总页数】6页(P10024-10028,10035)【关键词】光催化;Pt-Co合金;助催化剂;制氢【作者】段丽璇;陆盼;张金星;吴强;姚伟峰【作者单位】上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082【正文语种】中文【中图分类】TQ426.98伴随着能源的短缺和环境污染问题，大力开发环境友好型新能源迫在眉睫[1]。
几种半导体光催化剂的制备及光催化性能研究共3篇
几种半导体光催化剂的制备及光催化性能研究共3篇几种半导体光催化剂的制备及光催化性能研究1半导体光催化剂是现代环境领域中广泛应用的一种新型材料。
半导体光催化剂具有高效、环保、低成本等优点，已经在工业废水处理、空气净化、有机污染治理等方面得到了广泛的应用。
本文将系统地介绍几种常见的半导体光催化剂的制备及其光催化性能研究。
1. TiO2光催化剂TiO2是目前最常用的光催化剂之一。
该材料具有高度的稳定性、抗腐蚀能力和对紫外线的高吸收率，因此可用于多种环境污染物的光催化降解。
TiO2光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法和气相沉积法等。
最常用的制备方法是溶胶-凝胶法，通过控制预处理条件可以得到具有不同晶相结构、尺寸和形貌的TiO2粒子。
此外，多种改性技术也可以提高TiO2的光催化性能，如金属离子掺杂、有机铵基导入等。
2. CdS光催化剂CdS是一种良好的光催化剂，它在可见光区有很好的吸收和利用能力。
CdS光催化剂的制备方法主要包括水热法、沉淀法、物理合成法和溶剂热法等。
水热法是目前最简单、最容易实现的方法，可以得到一系列不同形态和结构的CdS纳米颗粒。
近年来，CdS复合光催化剂的研究逐渐成为研究热点，如CdS与TiO2、CdS与ZnO等复合光催化剂均具有良好的光催化性能。
3. ZnO光催化剂ZnO是一种广泛应用的半导体光催化剂，具有良好的催化活性和光稳定性。
ZnO光催化剂制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助水热法等。
其中水热法最为普遍，通过不同制备条件控制可制备出多种形貌和结构的ZnO纳米颗粒。
此外，ZnO复合光催化剂的研究也引起了研究人员的关注，如ZnO与TiO2、ZnO与CdS等复合光催化剂也具有很好的光催化性能。
4. WO3光催化剂WO3是一种可见光响应型的半导体光催化剂，其光催化性能随着W元素的掺杂降低，而Bi、Mo、Fe等元素的掺杂则可以提高其光催化性能。
WO3光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、水热沉淀法等。