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本文报道了通过直接水热反应法制备的Bi2S3、CdS和Bi2S3/CdS光催化剂,在可见光照射下的二氧化碳还原到甲醇的光催化活性研究。首先,介绍了研究背景和意义,随后详细阐述了光催化剂的制备过程、表征方法及其对二氧化碳还原反应的影响。实验结果显示,Bi2S3具有较高的光催化活性和对可见光的良好响应性,且Bi2S3对CdS的改性显著提高了后者的光催化性能。在可见光照射下,Bi2S3/CdS光催化剂表现出最佳的二氧化碳还原效果,生成的甲醇产率最高。此外,通过SEM、XRD、UV-Vis光谱学及EDS等分析手段对光催化剂进行了表征,进一步探讨了其结构与性能之间的关系。最后,得出结论认为,通过调控Bi2S3负载量可以有效改善CdS光催化剂的性能,为二氧化碳转化提供了一种新的策略。这项工作得到了国家自然科学基金和"211工程"项目的支持。

关键要点

  1. 研究了Bi2S3/CdS光催化剂在可见光下还原CO2制甲醇的性能。

  2. Bi2S3和CdS的光电催化活性高于Bi2S3/CdS。

  3. Bi2S3修饰可提高CdS的光电催化活性和可见光响应性。

  4. 在可见光照射下,Bi2S3/CdS光催化剂的产率最高。

  5. Bi2S3/CdS光催化剂可用于CO2到CH3OH的光催化还原反应。

Bi2S3/CdS光催化还原CO2制甲醇的研究

这一章节介绍了一项关于利用Bi2S3/CdS光催化剂在可见光下还原二氧化碳制备甲醇的研究。该研究使用直接水热反应法制备了Bi2S3、CdS和Bi2S3/CdS光催化剂,并对其进行了表征。结果表明,Bi2S3的光催化活性和可见光响应性比CdS更高,而Bi2S3对CdS的修饰可以提高其光催化活性和可见光响应性。在可见光照射下,CdS、Bi2S3和Bi2S3/CdS光催化剂分别获得了最大产量分别为201、314和613umol/g的甲醇。这项研究有望解决温室气体问题并转化CO2为可再利用的碳资源。

合成及表征:CdS和Bi2S3光催化剂的研究

这一章节主要介绍了实验的具体步骤和方法。首先通过化学反应制备了CdS和Bi2S3两种催化剂,并且利用氨水浴自动加压反应器进行直接水热反应来合成Bi2S3/CdS复合光催化剂。接着对催化剂进行了表征分析,包括氮吸附、扫描电镜、XRD、UV-Vis光谱和XPS等测试手段。最后进行了光催化反应测试,探究了不同催化剂的光催化活性。该实验研究对于开发高效光催化剂具有一定的参考价值。

元素分析、表面积和孔结构分析及XRD分析

这一章节主要介绍了三种不同掺杂比例的Bi2S3/CdS光催化剂的元素分析、比表面积和孔结构分析以及XRD分析结果。通过表格可以看出,掺杂比例为Bi/S=3时的Bi2S3/CdS光催化剂具有最大的比表面积和总孔体积,说明表面修饰对CdS的平均孔径有显著影响。同时,EDS和XPS的结果表明样品中存在氧原子,可能是由于少量的Cd(OH)2或Bi(OH)3的存在。XRD图谱显示,Bi2S3/CdS光催化剂是由四种晶体复合而成,并且在24度到35度之间观察到了整体变宽的峰,这可能是因为四种晶体的衍射峰非常接近并且重叠在一起。

UV-Vis光谱分析和SEM表征对Bi2S3/CdS复合材料的影响及应用研究

这一章节主要介绍了UV-Vis光谱分析、SEM分析和光催化活性实验的结果。其中,UV-Vis光谱分析显示了各种光催化剂在可见光下的吸收性能,SEM分析则观察了光催化剂的形貌特征。而光催化活性实验则展示了不同光催化剂对二氧化碳还原成甲醇的催化效果,并发现Bi2S3/CdS(3)和Bi2S3/CdS(2)具有更好的光催化活性。这些结果对于优化光催化剂的设计和制备具有重要意义。

新型光催化材料的制备及其性能研究

这一章节主要介绍了BizS3、CdS和Bi2S3/CdS三种光催化材料的制备方法以及它们的表征结果。实验发现,BizS3的光催化活性和可见光响应能力均高于CdS,并且将BizS3与CdS复合可以进一步提高CdS的光催化性能。在可见光照射下,BizS3、CdS和Bi2S3/CdS三种催化剂的最大甲醇产率分别为201、314和613umol/g。该研究得到了国家自然科学基金和中国农业大学重点学科建设项目的资助。