Au/TiO2/MoS2等离子体复合光催化剂的制备及其增强光催化产氢活性

杜新华 李阳 殷辉 向全军

引用本文: 杜新华, 李阳, 殷辉, 向全军. Au/TiO2/MoS2等离子体复合光催化剂的制备及其增强光催化产氢活性[J]. 物理化学学报, 2018, 34(4): 414-423. doi: 10.3866/PKU.WHXB201708283 shu
Citation:  DU Xinhua, LI Yang, YIN Hui, XIANG Quanjun. Preparation of Au/TiO2/MoS2 Plasmonic Composite Photocatalysts with Enhanced Photocatalytic Hydrogen Generation Activity[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2018, 34(4): 414-423. doi: 10.3866/PKU.WHXB201708283 shu

Au/TiO2/MoS2等离子体复合光催化剂的制备及其增强光催化产氢活性

    通讯作者: 向全军, xiangqj@mail.hazu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21403079, 51672099)及中央高校基本科研基金(2662015PY039, 2662015PY210)资助项目

摘要: 采用尿素沉积法制备了Au/TiO2/MoS2等离子体复合光催化剂。通过光催化产氢实验,在10% (φ,体积分数)甘油水溶液为牺牲剂条件下,研究了不同MoS2含量、Au固载2% (w,质量分数)时,Au/TiO2/MoS2 (ATM)复合样品的光催化产氢活性。结果表明,当MoS2含量为0.1% (w)时,复合样品ATM0.1显示出最高的光催化产氢活性,其产氢速率达到708.85 μmol·h-1,是TiO2/MoS2 (TM)两相复合样品中光催化活性最高样品TM6.0产氢速率的11倍。三相复合样品显示增强光催化产氢活性主要是由于吸附在TiO2/MoS2层状复合材料上的Au纳米颗粒具有表面等离子共振效应,能强烈吸收波长范围550–560 nm的可见光,诱导产生光生电子,金纳米颗粒上的电子受到激发后转移到TiO2导带上,TiO2导带上的电子传递给片状MoS2,最终在MoS2上催化氢气产生。

English

    1. [1]

      Xiang, Q. J.; Cheng, B.; Yu, J. G. Angew.Chem. Int. Ed. 2015, 54, 11350. doi: 10.1002/anie.201411096

    2. [2]

      Armaroli, N.; Balzani, V. ChemSusChem 2011, 4, 21. doi: 10.1002/cssc.201000182

    3. [3]

      Sakintuna, B.; Lamaridarkrim, F.; Hirscher, M. Int. J. Hydrog. Energy 2007, 32, 1121. doi: 10.1016/j.ijhydene.2006.11.022

    4. [4]

      Ni, M.; Leung, D. Y. C.; Leung, M. K. H. Int. J. Hydrog. Energy 2007, 32, 3238. doi: 10.1016/j.ijhydene.2007.04.038

    5. [5]

      Balat, M. Int. J. Hydrog. Energy 2008, 33, 4013. doi: 10.1016/j.ijhydene.2008.05.047

    6. [6]

      Muradov, N.; Veziroglu, T. Int. J. Hydrog. Energy 2008, 33, 6804. doi: 10.1016/j.ijhydene.2008.08.054

    7. [7]

      Navarro, R. M.; Pena, M. A.; Fierro, J. L. Chem. Rev. 2007, 107, 3952. doi: 10.1021/cr0501994

    8. [8]

      Li, X.; Yu, J. G.; Wageh, S.; Al-Ghamdi, A. A.; Xie, J. Small2016, 12, 6640. doi: 10.1002/smll.201600382

    9. [9]

      Yu, J. G.; Qi, L. F.; Jaroniec, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13118. doi: 10.1021/jp104488b

    10. [10]

      Xiang, Q. J.; Lang, D.; Shen, T. T.; Liu, F. Appl. Catal. B: Environ. 2015, 162, 196. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.06.051

    11. [11]

      Xiang, Q. J.; Cheng, F. Y.; Lang, D. ChemSusChem 2016, 9, 996. doi: 10.1002/cssc.201501702

    12. [12]

      Wang, X. F.; Cheng, J. J.; Yu, H. G.; Yu, J. G. Dalton. Trans.2017, 46, 6417. doi: 10.1039/c7dt00773f

    13. [13]

      Xiang, Q. J.; Lv, K.; Yu, J. G. Appl. Catal. B: Environ. 2010, 96, 557. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.03.020

    14. [14]

      Chen, X. B.; Burda, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5018. doi: 10.1021/ja711023z

    15. [15]

      Venieri, D.; Gounaki, I.; Binas, V.; Zachopoulos, A.; Kiriakidis, G.; Mantzavinos, D. Appl. Catal. B: Environ. 2015, 178, 54. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.10.052

    16. [16]

      Wang, X. F.; Li, T. Y.; Yu, R.; Yu, H. G.; Yu, J. G. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 8682. doi: 10.1039/c6ta02039a

    17. [17]

      李刚, 陈敏强, 赵世雄, 李朋伟, 胡杰, 桑胜波, 候静静.物理化学学报, 2016, 32, 2905. doi: 10.3866/PKU.WHXB201609201Li, G.; Chen, M. Q.; Zhao, S. X.; Li, P. W.; Hu, J.; Sang, S. B.; Hou, J. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 2905. doi: 10.3866/PKU.WHXB201609201

    18. [18]

      Bouhadoun, S.; Guillard, C.; Dapozze, F.; Singh, S.; Amans, D.; Bouclé, J.; Herlin-Boime, N. Appl. Catal. B: Environ. 2015, 174, 367. doi: 10.1016/j.apcatb.2015.03.022

    19. [19]

      Ksibi, M.; Rossignol, S.; Tatibouët, J. M.; Trapalis, C. Mater. Lett. 2008, 62, 4204. doi: 10.1016/j.matlet.2008.06.026

    20. [20]

      Dai, K.; Lu, L.; Liang, C.; Liu, Q.; Zhu, G. Appl. Catal. B: Environ. 2014, 156, 331. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.03.039

    21. [21]

      Xiang, Q. J.; Yu, J. G.; Jaroniec, M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6575. doi: 10.1021/ja3028 46n

    22. [22]

      Li, Y. G.; Wang, H. L.; Xie, L. M.; Liang, Y. Y.; Hong, G. S.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7296. doi: 10.1021/ja201269b

    23. [23]

      陈孝云, 陆东芳, 黄锦锋, 卢燕风, 郑建强.物理化学学报, 2012, 28, 161. doi: 10.3866/PKU.WHXB2012 28161Chen, X. Y.; Lu, D. F.; Huang, J. F.; Lu, Y. F.; Zheng, J. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 161. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228161

    24. [24]

      Hinnemann, B.; Moses, P. G.; Bonde, J.; Jorgensen, K. P.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I.; Norskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5308. doi: 10.1021/ja0504690

    25. [25]

      Ma, S.; Xie, J.; Wen, J. Q.; He, K. L.; Li, X.; Liu, W.; Zhang, X. C. Appl. Surf. Sci. 2017, 391, 580. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.07.067

    26. [26]

      Yu, H. G.; Xiao, P.; Wang, P.; Yu, J. G. Appl. Catal. B: Environ. 2016, 193, 217. doi: 10.1016/j.jcis.2010.11.007

    27. [27]

      Kanda, S.; Akita, T.; Fujishima, M.; Tada, H. J. Colloid Interface Sci. 2011, 354, 607. doi: 10.1016/j.jcis.2010.11.007

    28. [28]

      Yang, H. G.; Sun, C. H.; Qiao, S. Z.; Zou, J.; Liu, G.; Smith, S. C.; Cheng, H. M.; Lu, G. Q. Nature 2008, 453, 638. doi: 10.1038/nature06964

    29. [29]

      Han, X. G.; Kuang, Q.; Jin, M. S.; Xie, Z. X.; Zheng, L. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3152. doi: 10.1021/ja8092373

    30. [30]

      Xiang, Q. J.; Yu, J. G.; Jaroniec, M. Nanoscale 2011, 3, 3670. doi: 10.1039/c1nr10610d

    31. [31]

      Wu, Z. Y.; Wang, J.; Zhou, Z. Y.; Zhao, G. H. J. Mater. Chem. A 2017, 5, 12407. doi: 10.1039/c7ta03252h

    32. [32]

      Wang, G. M.; Feng, H. Q.; Jin, W. H.; Gao, A.; Peng, X.; Li, W.; Wu, H.; Li, Z.; Chu, P. K. Appl. Surf. Sci. 2017, 414, 230. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.04.053

    33. [33]

      Chen, X.; Zhu, H. Y.; Zhao, J. C.; Zheng, Z. F.; Gao, X. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5353. doi: 10.1002/anie.200800602

    34. [34]

      Tatsuma, T.; Tian Y. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7632. doi: 10.1021/ja042192u

    35. [35]

      Pany, S.; Naik, B.; Martha, S.; Parida, K. ACS. Appl. Mater. Inter. 2014, 6, 839. doi: 10.1021/am403865r

    36. [36]

      Jovic, V.; Chen, W. T.; Sun, D.; Blackford, M. G.; Idriss, H.; Geoffrey, I. N. J. Catal. 2013, 305, 307. doi: 10.1016/j.jcat.2013.05.031

    37. [37]

      Liu, Y.; Yu, H.; Wang, H.; Chen, S.; Quan, X. Mater. Res. Bull. 2014, 59, 111. doi: 10.1016/j.materresbull.2014.07.013

    38. [38]

      Lang, D.; Shen, T. T.; Xiang, Q. J. ChemCatChem 2015, 7, 943. doi: 10.1002/cctc.201403062

    39. [39]

      Li, X. L.; Li, Y. D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13893. doi: 10.1021/jp0367575

    40. [40]

      Zanella, R. J. Catal. 2004, 222, 357. doi: 10.1016/j.jcat.2003.11.005

    41. [41]

      Xiang, Q. J.; Y, J. G. Chin. J. Catal. 2011, 32, 525. doi: 10.1016/S1872-2067(10)60186-6

    42. [42]

      Cheng, N.; Tian, J.; Liu, Q.; Ge, C.; Qusti, A. H.; Asiri, A. M.; Al-Youbi, A. O.; Sun, X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 6815. doi: 10.1021/am401802r

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  10
  • 文章访问数:  815
  • HTML全文浏览量:  95
文章相关
  • 发布日期:  2018-04-15
  • 收稿日期:  2017-06-29
  • 接受日期:  2017-07-31
  • 修回日期:  2017-07-31
  • 网络出版日期:  2017-04-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章