基于有机金属框架ZIF-8制备ZnCdS纳米笼及其光催化制氢性能研究

摘要

随着全球化石能源的消耗，人类迫切地希望找到一种新型能源来替代传统的化石燃料.近年来，光催化获取氢能为太阳能的可持续利用提供了一种可行的途径.然而，目前的光催化材料由于其能量转化效率低而不能广泛地被实际应用.ZnCdS作为一种具有可见光吸收能力的半导体光催化剂已被广泛研究，这种半导体材料可以通过调整Zn/Cd的比例实现高活性的光催化产氢，被认为是最佳的光催化材料之一.然而，单纯的ZnCdS容易受到光腐蚀，光催化反应的稳定性不佳.该文以有机金属框架ZIF-8为前驱体模板，利用离子交换反应制备了ZnCdS纳米笼.通过在ZIF-8表面包覆约10 nm厚的酚醛树脂(RF),使得制备的ZnCdS产物很好地继承了ZIF-8的多面体形貌.在RF保护下ZnCdS纳米笼的合成温度相对偏高，材料的结晶性较好，具有优异的光催化活性和稳定性.在可见光(λ> 420 nm)照射下，该ZnCdS纳米笼的析氢速率高达21.74 mmol/(h·g),是无RF保护所获得ZnCdS光催化剂的8.3倍，经过多次循环测试光催化活性没有明显的衰退.该工作为设计高性能光催化剂提供了一个新的参考.

关键词

ZIF-8 / ZnCdS / 光催化制氢 / 析氢速率 / 稳定性