NiCo2S4

太阳光驱动的光催化分解水产氢是一种绿色制氢技术,并以氢为载体可实现太阳能向化学能的转化.目前开发高效、稳定的可见光催化剂仍是本领域的研究热点.在各类光催化材料中, Cd0.5Zn0.5S固溶体比TiO2及g-C3N4具有更优异的光催化产氢活性,但它一般为团聚了的纳米颗粒或纳米微球,表面积小,比表面反应迟缓,从而限制了其实际应用.通常,超薄多孔二维结构光催化剂具有高比表面积,能够为反应物分子与催化剂之间提供大量接触界面并促进传质,此外,特定晶面暴露赋予了其大量不饱和配位表面原子,使反应物分子更容易在催化剂表面吸附活化,提升表面催化反应动力学.本文首先采用乙二胺与水的混合溶液制备了无机有机杂化的硫化锌-乙二胺(记为:ZnS(en)0.5).随后,分别以ZnS(en)0.5为硬模板、以乙二醇为反应介质、氯化镉为镉源,通过溶剂热阳离子交换得到了无机有机杂化的Cd0.5Zn0.5S(en)x中间产物.最后,将Cd0.5Zn0.5S(en)x在纯水中进行水热反应脱除晶格内乙二胺分子得到了2D介孔超薄Cd0.5Zn0.5S纳米片.TEM测试发现,纳米片表面存在大量孔洞,其主要源于Cd0.5Zn0.5S(en)x的相变过程及其晶格内乙二胺分子的逃逸导致的晶格畸变.AFM观察结果表明,最终产物Cd0.5Zn0.5S纳米片厚度约为1.5 nm;其比表面积可达63.5 m2/g,几乎是相应纳米颗粒的两倍.以三乙醇胺(TEOA)为牺牲剂时, Cd0.5Zn0.5S纳米片的产氢速率达到19.1 mmol·h-1·g-1,是相应纳米颗粒的两倍多.即使在纯水中,Cd0.5Zn0.5S纳米片产氢速率仍可达到1395μmol·h-1·g-1,超过了目前所报道的未加修饰的光催化剂的活性.其优异的活性源于其独特的结构优势,包括载流子迁移距离的缩短、表面不饱合原子及比表面积的增大.但在纯水中其严重的光腐蚀仍然亟待克服.此外,为进一步增强其活性,通过机械复合的方法得到了Ni Co2S4/Cd0.5Zn0.5S二元复合光催化剂,其在TEOA为牺牲剂时制氢速率可达62.2 mmol·h-1·g-1,在纯水制氢速率达到2436μmol·h-1·g-1.电化学、UPS及EPR分析表明, NiCo2S4与Cd0.5Zn0.5S纳米片间形成了肖特基接触,进一步促进了载流子分离能力,提高了复合物的产氢活性.以本工作为基础,还可制备其他高活性的Cd ZnS-基功能光催化材料用于太阳能转化或其他领域.     

二维介孔超薄Cd0.5Zn0.5S纳米片:形成机制及光催化分解水制氢性能

太阳光驱动的光催化分解水产氢是一种绿色制氢技术,并以氢为载体可实现太阳能向化学能的转化.目前开发高效、稳定的可见光催化剂仍是本领域的研究热点.在各类光催化材料中,Cd0.5Zn0.5S固溶体比TiO2及g-C3N4具有更优异的光催化产氢活性,但它一般为团聚了的纳米颗粒或纳米微球,表面积小,比表面反应迟缓,从而限制了其实际应用.通常,超薄多孔二维结构光催化剂具有高比表面积,能够为反应物分子与催化剂之间提供大量接触界面并促进传质,此外,特定晶面暴露赋予了其大量不饱和配位表面原子,使反应物分子更容易在催化剂表面吸附活化,提升表面催化反应动力学.本文首先采用乙二胺与水的混合溶液制备了无机有机杂化的硫化锌-乙二胺(记为:ZnS(en)0.5).随后,分别以ZnS(en)0.5为硬模板、以乙二醇为反应介质、氯化镉为镉源,通过溶剂热阳离子交换得到了无机有机杂化的Cd0.5Zn0.5S(en)x中间产物.最后,将Cd0.5Zn0.5S(en)x在纯水中进行水热反应脱除晶格内乙二胺分子得到了2D介孔超薄Cd0.5Zn0.5S纳米片.TEM测试发现,纳米片表面存在大量孔洞,其主要源于Cd0.5Zn0.5S(en)x的相变过程及其晶格内乙二胺分子的逃逸导致的晶格畸变.AFM观察结果表明,最终产物Cd0.5Zn0.5S纳米片厚度约为1.5 nm;其比表面积可达63.5 m2/g,几乎是相应纳米颗粒的两倍.以三乙醇胺(TEOA)为牺牲剂时,Cd0.5Zn0.5S纳米片的产氢速率达到19.1 mmol·h^?1·g^?1,是相应纳米颗粒的两倍多.即使在纯水中,Cd0.5Zn0.5S纳米片产氢速率仍可达到1395μmol·h?^1·g^?1,超过了目前所报道的未加修饰的光催化剂的活性.其优异的活性源于其独特的结构优势,包括载流子迁移距离的缩短、表面不饱合原子及比表面积的增大.但在纯水中其严重的光腐蚀仍然亟待克服.此外,为进一步增强其活性,通过机械复合的方法得到了NiCo2S4/Cd0.5Zn0.5S二元复合光催化剂,其在TEOA为牺牲剂时制氢速率可达62.2 mmol·h^?1·g^?1,在纯水制氢速率达到2436μmol·h^?1·g^?1.电化学、UPS及EPR分析表明,NiCo2S4与Cd0.5Zn0.5S纳米片间形成了肖特基接触,进一步促进了载流子分离能力,提高了复合物的产氢活性.以本工作为基础,还可制备其他高活性的CdZnS-基功能光催化材料用于太阳能转化或其他领域.     

结合动力学和热力学研究PtPd修饰Zn0.5Cd0.5S纳米棒体系的高效光催化产氢机理

硫化镉锌(Zn0.5Cd0.5S)纳米棒因其制备方法简单以及具有良好的光催化活性等优点,在光催化领域得到广泛的研究和应用.单一Zn0.5Cd0.5S存在光生电子与空穴易复合以及光腐蚀等问题,采用助催化剂修饰将有助于电荷分离与迁移,从而提高其光催化性能.本文将PtPd合金作为助催化剂修饰Zn0.5Cd0.5S纳米棒光催化材料,以提高可见光照射下的产氢速率,并对合金助催化剂提高催化活性的机理进行了深入研究.通过简单水热法合成Zn0.5Cd0.5S,采用化学还原沉积法制备PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合光催化材料.XRD结果表明,成功合成了Zn0.5Cd0.5S催化剂.TEM结果表明,Zn0.5Cd0.5S呈纳米棒状,测量得到PtPd合金的(111)晶面条纹间距为0.23 nm,说明合金成功负载到硫化镉锌上.XPS结果表明,PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合样品中Pt和Pd元素的峰值较Pt/Zn0.5Cd0.5S和Pd/Zn0.5Cd0.5S均发生了偏移,Pt和Pd元素化学结合环境发生改变,进一步证实合成了PtPd合金.光催化产氢实验结果表明,当Zn0.5Cd0.5S负载PtPd合金以后,光催化产氢速率大幅提升,其中负载量为1.0 wt％的PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合光催化材料的产氢速率最快,达到9.689 mmol·g-1·h-1,分别是纯Zn0.5Cd0.5S,Pt/Zn0.5Cd0.5S和Pd/Zn0.5Cd0.5S的9.5,3.6和1.7倍.为了探究PtPd合金性能优于Pt的原因,本文结合化学反应热力学(DFT理论计算)和动力学(光致发光光谱、光电流响应、电化学阻抗谱和表面光电压谱)手段进行了详细研究.结果 表明,PtPd二元贵金属合金具有与Pt相近的氢活性物种吸附能和d带中心,可以大大加速电荷转移,促进电荷分离,降低H2生成的活化能.虽然Pt在热力学上有利于光催化产氢,但从催化反应动力学结果可知,PtPd合金在动力学上更有利于产氢,这与光催化产氢结果一致,即PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合材料催化活性高于Pt/Zn0.5Cd0.5S.综上,本文研究结果可为其他金属合金助催化剂的研究提供新思路.     

碱化辅助水热法制备高活性CdZnS可见光催化剂

利用碱化辅助水热法制备Cd Zn S固溶体可见光催化剂CZS-r[r=n(Na OH)/2n(Cd2++Zn2+)].采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等对材料的晶体结构、微观结构及带隙能量(Eg)进行了表征.结果表明,碱化辅助能有效减小晶体的粒径,提高颗粒的分散性,增大材料的比表面积,并使得材料的带隙宽度变大,最值得注意的是,晶体中堆叠层错结构具有的独特界面电位能有效分离光生电子和空穴,阻碍其复合,从而显著提高材料的可见光催化制氢活性.材料的可见光(λ≥420 nm)催化还原制氢实验结果表明,CZS-0.5的5 h平均产氢速率为2154μmol/(h·g),是CZS-0[72μmol/(h·g)]的29.92倍.     

钙钛矿氧化物H_(1.9)K_(0.3)La_(0.5)Bi_(0.1)Ta_2O_7和Pt/WO_3组成的Z体系下完全光解水性能

以质子化层状钙钛矿氧化物H1.9K0.3La0.5Bi0.1Ta2O7(HKLBT)作为产氢催化剂,Pt/WO3作为产氧催化材料进行Z型体系下完全分解水反应.考察了不同载流子传递介质及不同载流子浓度对反应活性的影响.结果表明,以Fe2+/Fe3+为载流子传递介质时可以实现水的完全分解(H2/O2体积比为2:1),8 mmol·L-1的FeCl3作为初始载流子传递介质时,产氢、产氧活性分别为66.8和31.8μmol·h-1,氢氧体积比为2.1:1.受光催化材料对载流子传递介质氧化还原速度的限制,过高的载流子传递介质浓度并不能提高光催化活性.     

NiS助催化剂的硫调控光沉积合成及其增强g-C3N4的光催化产氢性能

作为一种非金属聚合半导体,石墨相氮化碳(g-C3N4)具有特殊的能带结构、可见光响应能力以及优良的物理化学性质以及生产成本低等特点,因而已成为目前光催化领域的研究热点.然而,由于g-C3N4被光激发的电子与空穴极易复合,导致g-C3N4材料的光催化性能并不理想.而助剂修饰是实现光生载流子有效分离以提高光催化活性的有效途径.众所周知,贵金属Pt可以作为光催化产氢的反应位点,但高昂的成本限制了它的实际应用.所以,开发高效的非贵金属助剂很有必要.近年来,NiS作为优良的电子助剂在光催化领域受到广泛关注.大量研究表明,NiS可以作为g-C3N4的产氢活性位点用于提高其光催化产氢性能.NiS助剂主要是通过水热、煅烧和液相沉淀的方法修饰在g-C3N4的表面上.相较而言,助剂的光沉积方法具有一些独特的优势,例如节能、环保、简易并且能够实现其原位牢固地沉积在光催化剂的表面.然而g-C3N4光生电子和空穴强还原和氧化能力容易导致像Ni^2+的还原和S^2-的氧化等副反应发生,因此NiS助剂很难光沉积在g-C3N4材料表面.本文采用硫调控的光沉积法成功合成了NiS/g-C3N4光催化材料,该法利用g-C3N4在光照条件下产生的光生电子结合S以及Ni^2+生成NiS,然后原位沉积在g-C3N4表面.由于E0(S/NiS)(0.096 V)比E0(Ni^2+/Ni)(-0.23 V)更正,所以NiS优先原位沉积在g-C3N4表面.因此,硫调控的光沉积法促进了NiS的生成,并抑制了金属Ni等副反应的形成.通过X射线光电子能谱分析NiS/g-C3N4的表面化学态,表明该方法能成功地将NiS修饰在g-C3N4的表面,这也得到透射电镜和高分辨透射电镜结果的证实.光催化产氢的结果表明,NiS/g-C3N4光催化剂实现了良好的光催化性能,其最优产氢速率(244μmol h^?1 g^?1)接近于1 wt%Pt/g-C3N4(316μmol h^?1 g^?1).这是因为硫调控的光沉积法实现NiS助剂在g-C3N4表面的修饰,从而促进光生电子与空穴的有效分离,进而提高光催化制氢效率.此外,在该方法中,NiS的形成通常在g-C3N4光生电子的表面传输位点上,因此也能够使NiS提供更多的活性位点以提高界面产氢催化反应速率.电化学表征结果也进一步证明NiS/g-C3N4光催化剂加快了电子与空穴的分离和转移.更重要的是,这种简易且通用的方法还可以实现CoSx,CuSx,AgSx对g-C3N4的助剂修饰,并且都提高了g-C3N4的光催化产氢性能,表明该方法具有一定的普适性,为高效光催化材料的合成提供了新的思路.     

在紫外和可见光下具有高催化活性的珊瑚状金红石型二氧化钛的制备

采用溶剂热法在二乙二醇溶液中制备了珊瑚状的金红石二氧化钛(Rut-dg)。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表明样品呈均匀分散的球形颗粒,直径约为1μm,表面具有珊瑚状的突起结构,半径约10 nm。氮气吸附-脱附结果表明样品比表面达到228 m2·g-1,是商品金红石的7倍多。由于其特殊的形貌,Rut-dg在紫外光下的催化产氢量达到25 000μmol·g-1·h-1,比P25高出50%,是商品金红石活性的13倍。在可见光下的产氢量为270μmol·g-1·h-1,而P25和商品金红石则没有明显活性。进一步实验表明,Rut-dg样品表面检测不到可能引起活性增加的有机杂质存在,因此,珊瑚状的形貌是影响活性的重要因素。样品在300℃焙烧后,珊瑚状表面结构明显烧结,比表面下降了50%,导致产氢量下降了15%～25%,这也说明珊瑚状结构大大促进了光催化产氢活性的提高。     

三元NiS/CQDs/ZnIn2S4光催化体系的合理设计及其产氢性能

氢气是一种清洁能源,利用半导体光催化技术将水转化成氢气是解决全球能源危机和环境污染问题的有效途径之一.开发高效的光催化体系以实现水分解产氢是目前能源领域中的一个研究热点.六方相的ZnIn_2S_4 是一种三元金属硫化物,因其具有能够吸收可见光的窄带隙(约2.4 eV)和良好的化学稳定性,在光催化产氢方面得到了较好应用.在半导体光催化产氢体系中,往往需要加入助催化剂来提供产氢活性位并降低产氢反应的过电位,这种半导体/助催化剂体系中光催化产氢效率不仅取决于助催化剂的组成和结构,还受二者界面之间光生电子传输效率的影响.我们课题组前期研究发现,NiS作为一种廉价的非贵金属助催化剂能够提高ZnIn_2S_4 在可见光下的光催化产氢活性.考虑到碳量子点(CQDs)是一种具有良好导电能力的纳米材料,并已被负载于半导体光催化剂上来促进半导体表面光生电子的传输,本文将CQDs作为光生电子传输的"桥梁"引入到NiS/ZnIn_2S_4 体系中,用来促进光生电子从ZnIn_2S_4 到NiS的定向传输,从而提高其光催化产氢效率.实验首先合成Ni S/CQDs复合材料,然后在其存在下进行ZnIn_2S_4 的自组装制得Ni S/CQDs/ZnIn_2S_4 .利用X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、傅立叶红外光谱、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱对催化剂的组成、结构及光学性质进行了详细表征,考察了其在可见光下以三乙醇胺(TEOA)为牺牲剂时的光催化分解水产氢性能.结果表明,含有CQDs的NiS/CQDs/ZnIn_2S_4 光催化剂在光照5 h后的产氢总量达到142μmol,分别为相同条件下ZnIn_2S_4 和NiS/ZnIn_2S_4 产氢总量的5.5和1.6倍.相比于通过将Ni S沉积在预先合成的CQDs/ZnIn_2S_4 上所获得的CQDs/NiS/ZnIn_2S_4 光催化剂, NiS/CQDs/ZnIn_2S_4 显示出更优越的光催化产氢活性.TEM观测发现,在NiS/CQDs/ZnIn_2S_4 中CQDs与ZnIn_2S_4 和NiS均有明显的接触,表明CQDs作为"桥梁"连接了ZnIn_2S_4 和NiS,这种结构有利于光生电子由ZnIn_2S_4 至NiS定向传输.而CQDs/NiS/ZnIn_2S_4 光催化剂中的CQDs和NiS没有直接接触.电化学交流阻抗实验发现, NiS/CQDs/ZnIn_2S_4 中电子的传导能力比CQDs/NiS/ZnIn_2S_4 中的强,说明相比于CQDs/NiS/ZnIn_2S_4 ,在NiS/CQDs/ZnIn_2S_4 中的CQDs更有效地促进了光生电子由ZnIn_2S_4 至NiS定向传输.该研究提供了一种以CQDs作为促进光生电子定向传输的"桥梁"来构筑高效产氢光催化体系的方法.     

ZnxCd1-xS光催化降解垃圾渗滤液及其产氢性能研究

采用共沉淀法在常温下合成了具有高光催化活性的Zn_xCd_1-xS固溶体光催化剂,研究了其在模拟光下降解垃圾渗滤液(LFL)的最佳工艺条件和光催化分解废水的产氢性能,以及Zn原子含量、光催化剂的投入量和光照时间对LFL中COD去除率及产氢速率的影响。结果表明,当Zn∶Cd=1∶1时,Zn_xCd_1-xS光催化剂的降解及产氢性能最优;在常温条件下,Zn_0.5Cd_0.5S投入量为1.0 g/L,光照3 h时,渗滤液中COD的去除率最高可达30.85%。使用Zn_0.5Cd_0.5S对降解后的垃圾渗滤液进行光催化分解产氢,当投入量为0.6 g/L,光照3 h的产氢量为1533μmol,产氢速率可达8312μmol/(g·h),明显高于光催化分解纯水制氢的产氢量;经过三次产氢循环后,其产氢量仍能保持在初始产氢量的83%以上。     

利用高浓度秸秆废弃物发酵产氢

采用高浓度的玉米秸秆(60g·L-1)作为产氢底物,研究了在氢发酵过程中几个关键过程参数对发酵产氢的影响,以期在秸秆废弃物的清洁氢能转化过程中减少发酵废水的生成总量.结果表明,在酸化秸秆浓度为60g·L-1,碳酸氢铵添加量为1.2g·L-1,十六烷基三甲基溴化铵添加量为30mg·L-1,菌株Bacillus sp.FS2011添加量为10%(质量分数),以及初始pH=7.5±0.5、发酵温度(37±1)℃条件下,最大产氢量和产氢速率分别为(79.8±1.5)mL·g-1和3.78mL·g-1·h-1.与使用低浓度秸秆(≤20g·L-1)底物时相比,生成的氢发酵废水总体积减小了约67%.     

SnO2/石墨纳米片复合电极及其在超级电容器中的应用

在电场的作用下对石墨棒进行电化学剥离, 使其表面形成相互平行排列, 且垂直于石墨棒基底的二维(2D)石墨纳米片阵列(GNSA). 然后通过阴极还原电沉积法制备SnO₂/石墨纳米片阵列(SnO₂/GNSA)复合电极.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱对其形貌和结构进行了表征.电化学测试表明该复合电极具有优异的超电容性能, 在0.5 mol·L^-1 LiNO₃电解质中, 扫描速率为5 mV·s^-1, 电位窗口为1.4 V时, 比电容达4015 F·m^-2. 由SnO₂/GNSA复合电极和相同电解质组装成的对称型超级电容器, 在扫描速率为5 mV·s^-1时, 其电位窗口可增至1.8 V, 能量密度达到0.41 Wh·m^-2, 循环5000 圈后其比电容仍保持为初始比电容的81%.     

Zn-Al-[V10O28]6-双层氢氧化物掺杂对LY12铝合金表面溶胶-凝胶涂层性能的影响

采用共沉淀法制备Zn-Al-[V₁₀O₂₈]^6-双层氢氧化物(以下简称LDH-V), 研究不同添加浓度(0.0、0.25×10^-3、0.75×10^-3、1.5×10^-3、3.0×10^-3 mol·L^-1)的LDH-V对LY12 铝合金溶胶-凝胶涂层形貌、耐蚀性的影响. 采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱研究LDH-V对涂层形貌和结构的影响. 运用中性盐雾实验对涂层进行耐蚀性评估. 利用电化学方法对涂层在0.05 mol·L^-1的NaCl 溶液中的腐蚀行为进行研究. 探讨加入LDH-V后溶胶-凝胶涂层的耐蚀机理. 结果表明, 一定量LDH-V的加入不仅可以提高溶胶-凝胶涂层的耐蚀性能, 还可对涂层被破坏区域进行自修复, 起到延缓铝合金基体腐蚀的作用. 然而, 当LDH-V的添加溶度超过一定值时, 会破坏涂层的完整性并降低涂层的腐蚀防护性能. 实验结果表明LDH-V最佳的添加浓度为1.5×10^-3mol·L^-1.     

Ti3C2Tx/MnO2正极在水系锌电池中的电化学性能

二氧化锰(MnO₂)材料具有比容量大、电极电位高、储量丰富以及价格低廉等优势,成为水系锌电池正极最受关注的一类材料,然而其仍然存在着结构稳定性差和电化学储存机理复杂的问题。因此,我们通过两步合成法制备了一种花苞状结构的MnO₂负载在Ti₃C₂T_x表面形成Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对复合样品的结构、成分和形貌进行表征。通过将Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料作为正极,与锌负极匹配组装成水系锌电池,研究了其分别在2 mol·L^-1 ZnSO₄、2 mol·L^-1 ZnSO₄+0.1 mol·L^-1 MnSO₄、30 mol·L^-1三氟甲基磺酸四乙基铵(TEAOTf)+1 mol·L^-1三氟甲烷磺酸锌(ZnOTf)和3 mol·L^-1 ZnOTf四种电解液中的电化学性能。结果表明,Ti₃C₂T_x/MnO₂在2 mol·L^-1 ZnSO₄中的比容量较高,但循环稳定性很差。将TEAOTf盐和ZnOTf盐共溶于水中,设计了一种新型的含惰性阳离子的超高浓度盐包水电解液(30 mol·L^-1 TEAOTf+1 mol·L^-1 ZnOTf),不仅提高了Ti₃C₂T_x/MnO₂材料的可逆性,而且有效抑制了电极材料在循环过程中的溶解。     

Synthesis and Growth of Flower-Like Zn-Doped CdSe Microstructures

Hexagonal phase flower-like Zn-doped CdSe (Cd_1-xZn_xSe, x = 0.3) semiconductor microstructures from the solid air-stable precursor have been achieved in the mixed solution of ethylenediamine (en) and ethylene glycol (EG) at 180°C for 12 hours. Characterized by powder x-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive spectrum (EDS), and UV-vis absorption spectroscopy, it can be seen that the as-synthesized Cd_0.7Zn_0.3Se is hexagonal phase, and each flower-like Cd_0.7Zn_0.3Se microstructure is made up of many Cd_0.7Zn_0.3Se nanoflakes. From the UV-vis absorption spectrum of the product, it was observed that the optical band gap energies of flower-like Cd_0.7Zn_0.3Se microstructures shift toward shorter wavelengths compared with CdSe.     

Photocatalytic production of hydrogen in systems based on Cd<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>Zn<Subscript>1–<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>S/Ni<Superscript>0</Superscript> nanostructures

A relation was established between the composition of Cd _x Zn_1–x S nanoparticles and their ability to accumulate excess negative charge during irradiation. The rate of expenditure of the accumulated charge depends on the composition of the nanoparticles and is determined by their electric capacitance. A correlation was found between the photocatalytic activity of the Cd _x Zn_1–x S nanoparticles in the release of hydrogen from solutions of Na₂SO₃, their composition, and their capacity for photoinduced accumulation of excess charge. It was shown that Ni⁰ nanoparticles photodeposited on the surface of Cd _x Zn_1–x S are effective cocatalysts for the release of hydrogen. It was found that Zn^II additions in photocatalytic systems based on Cd _x Zn_1–x S/Ni⁰ nanostructures have a promoting action on the release of hydrogen from water–ethanol mixtures. Translated from Teoreticheskaya i éksperimental’naya Khimiya, Vol. 45, No. 1, pp. 8–16, January-February, 2009.     

Structure and spectral-optical characteristics of Se,Se/CdS,and Se/Cd<Subscript>0.5</Subscript>Zn<Subscript>0.5</Subscript>S nanoparticles,stabilized in polymer-containing media

A method was proposed for the production of colloidal nanoparticles of selenium stabilized by polymers and surfactants, and their structural and optical characteristics were studied. It was shown that during the deposition of CdS and Cd_0.5Zn_0.5S on the surface of the Se nanoparticles followed by dissolution of the selenium with sodium sulfite it is possible to obtain network “nanoframeworks” with size 30–50 nm, formed by CdS or Cd_0.5Zn_0.5S particles measuring 3–5 nm. __________ Translated from Teoreticheskaya i éksperimental’naya Khimiya, Vol. 43, No. 1, pp. 24–29, January–February, 2007.     

An Efficient,Visible‐Light‐Driven,Hydrogen Evolution Catalyst NiS/ZnxCd1−xS Nanocrystal Derived from a Metal–Organic Framework

Photocatalytic water splitting for hydrogen production using sustainable sunlight is a promising alternative to industrial hydrogen production. However, the scarcity of highly active, recyclable, inexpensive photocatalysts impedes the development of photocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) schemes. Herein, a metal–organic framework (MOF)‐template strategy was developed to prepare non‐noble metal co‐catalyst/solid solution heterojunction NiS/Zn_xCd_1?xS with superior photocatalytic HER activity. By adjusting the doping metal concentration in MOFs, the chemical compositions and band gaps of the heterojunctions can be fine‐tuned, and the light absorption capacity and photocatalytic activity were further optimized. NiS/Zn_0.5Cd_0.5S exhibits an optimal HER rate of 16.78 mmol g^?1 h^?1 and high stability and recyclability under visible‐light irradiation (λ>420 nm). Detailed characterizations and in‐depth DFT calculations reveal the relationship between the heterojunction and photocatalytic activity and confirm the importance of NiS in accelerating the water dissociation kinetics, which is a crucial factor for photocatalytic HER.     

An Efficient,Visible‐Light‐Driven,Hydrogen Evolution Catalyst NiS/ZnxCd1−xS Nanocrystal Derived from a Metal–Organic Framework

Photocatalytic water splitting for hydrogen production using sustainable sunlight is a promising alternative to industrial hydrogen production. However, the scarcity of highly active, recyclable, inexpensive photocatalysts impedes the development of photocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) schemes. Herein, a metal–organic framework (MOF)‐template strategy was developed to prepare non‐noble metal co‐catalyst/solid solution heterojunction NiS/Zn_xCd_1−xS with superior photocatalytic HER activity. By adjusting the doping metal concentration in MOFs, the chemical compositions and band gaps of the heterojunctions can be fine‐tuned, and the light absorption capacity and photocatalytic activity were further optimized. NiS/Zn_0.5Cd_0.5S exhibits an optimal HER rate of 16.78 mmol g⁻¹ h⁻¹ and high stability and recyclability under visible‐light irradiation (λ>420 nm). Detailed characterizations and in‐depth DFT calculations reveal the relationship between the heterojunction and photocatalytic activity and confirm the importance of NiS in accelerating the water dissociation kinetics, which is a crucial factor for photocatalytic HER.     

Construction of CoS2/Zn0.5Cd0.5S S-Scheme Heterojunction for Enhancing H2 Evolution Activity Under Visible Light

In the field of photocatalysis, building a heterojunction is an effective way to promote electron transfer and enhance the reducibility of electrons. Herein, the S-scheme heterojunction photocatalyst (CoS₂/Zn_0.5Cd_0.5S) of CoS₂ nanospheres modified Zn_0.5Cd_0.5S solid solution was synthesized and studied. The H₂ evolution rate of the composite catalyst reached 25.15 mmol g⁻¹ h⁻¹, which was 3.26 times that of single Zn_0.5Cd_0.5S, whereas pure CoS₂ showed almost no hydrogen production activity. Moreover, CoS₂/Zn_0.5Cd_0.5S had excellent stability and the hydrogen production rate after six cycles of experiments only dropped by 6.19 %. In addition, photoluminescence spectroscopy and photoelectrochemical experiments had effectively proved that the photogenerated carrier transfer rate of CoS₂/Zn_0.5Cd_0.5S was better than CoS₂ or Zn_0.5Cd_0.5S single catalyst. In this study, the synthesized CoS₂ and Zn_0.5Cd_0.5S were both n-type semiconductors. After close contact, they followed an S-scheme heterojunction electron transfer mechanism, which not only promoted the separation of their respective holes and electrons, but also retained a stronger reduction potential, thus promoting the reduction of H⁺ protons in photocatalytic experiments. In short, this work provided a new basis for the construction of S-scheme heterojunction in addition to being used for photocatalytic hydrogen production.     

微晶Na0.7MnO2.05的制备及其在水溶液中的充放电特性研究

利用十二核锰簇合物[Mn₁₂O₁₂(CH₃COO)₁₆(H₂O)₄]为前驱物,通过先碱解再灼烧的方法合成了一种钠锰氧化合物Na_0.7MnO_2.05。扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明产物由微米级的扁平棒状晶体组成。电化学测试表明,Na_0.7MnO_2.05是一种性能比较优良的超级电容器电极材料。在0.5 mol·L^-1 Na₂SO₄电解质溶液中和0~0.8 V电位窗口范围内,具有良好的循环稳定性能,充放电速率为0.125A·g^-1时单电极比电容达121 F·g^-1。