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本文研究了通过水热法制备的Bi2S3、CdS以及其复合光催化剂Bi2S3/CdS在可见光条件下的光催化还原二氧化碳生成甲醇的性能。实验结果表明,Bi2S3具有较好的光催化活性和对可见光的响应,而经Bi2S3修饰的CdS光催化剂在可见光响应和光催化性能上均有所提升。在可见光照射下,光催化剂CdS、Bi2S3和Bi2S3/CdS催化的甲醇生成量分别为201、314和613μmol/g。研究还通过XRD、SEM、UV-Vis光谱、XPS和EDS等手段对光催化剂进行了表征,揭示了Bi2S3/CdS光催化剂的结构特征和形成机制。此外,通过比较不同光催化剂的光催化活性,发现Bi2S3/CdS(特别是其中Cd和Bi的摩尔比为4:1的样品)显示出最佳的光催化性能,这归因于异质结结构的形成增强了电子和空穴的分离效率,从而提升了光催化活性。这项研究对于开发高效可见光驱动的二氧化碳转化技术具有重要意义。

关键要点

  1. 研究了Bi2S3/CdS在可见光下的光催化还原CO2生成甲醇及其机理。

  2. Bi2S3/CdS在可见光照射下催化CO2和水生成甲醇的性能最佳。

  3. Bi2S3/CdS具有最大的比表面、总孔容和平均孔径。

  4. Bi2S3/CdS中含有少量的Cd(OH)2或Bi(OH)3。

  5. Bi2S3/CdS的光催化活性随着Cd和Bi摩尔比的变化而变化。

Bi2S3/CdS可见光催化CO2还原甲醇机制研究

这一章节介绍了一项关于光催化二氧化碳还原生成甲醇的研究。研究人员使用水热法制备了三种光催化剂:Bi2S3、CdS和Bi2S3/CdS,并测试它们在可见光下的光催化性能。结果显示,Bi2S3的光催化活性优于CdS,而Bi2S3/CdS的光催化性能更好。在可见光照射下,三种光催化剂分别催化生成的甲醇含量分别为201、314和613umol/g。这项研究有望为缓解能源危机和环境问题提供新的解决方案。

光催化剂制备及表征研究

这一章节主要介绍了实验中使用的化学试剂以及催化剂的制备过程。其中,CdS 和 BizS 的合成方法是在对应的盐类和硫脲混合物中加入氨水,通过水热法在85℃的条件下反应一小时,并经过一系列的处理得到。而 Bi2S3/CdS 的制备方法则与 CdS 和 BizS 相似。此外,对催化剂进行了表征,包括比表面积、孔容和平均孔径等方面的测定,以及对其表面形态、晶形结构、紫外可见吸收强度、元素组成等性质的分析。最后,还介绍了光催化活性的研究方法,即使用 XPA-II 光化学反应器,在石英冷阱中装有一盏500W的氙灯作为光源,通过对甲醇浓度的检测来评估催化剂的性能。

光催化剂的元素、表面积和孔结构分析及XRD分析

这一章节主要介绍了三种光催化剂(CdS、Bi2S3、Bi2S3/CdS)的元素分析、表面积和孔结构以及XRD分析结果。其中,Bi2S3/CdS具有最大的比表面积、总孔容和平均孔径,说明Bi2S3对CdS进行了有效的表面改性。此外,三种光催化剂中均含有氧原子,并可能存在少量的Cd(OH)2/Bi(OH)3。最后,三种Bi2S3/CdS光催化剂是由CdS、Cd(OH)2、Bi2S3和Bi(OH)3四种晶体组成的复合材料。

光催化剂的合成及其在CO2还原中的应用

这一章节主要介绍了光催化剂的紫外-可见光谱、SEM分析以及光催化活性分析等方面的研究。通过实验发现,Bi2S3/CdS光催化剂在可见光区域的吸收得到了增强,具有较好的光催化活性,并且能够将CO2还原成CH3OH。此外,研究表明,Bi2S3/CdS光催化剂的光催化活性与催化剂中Cd(OH)2或Bi(OH)3的存在有关。

光催化剂Bi2S3、CdS及其复合物的研究与应用

这一章节主要介绍了利用盐和硫脲在氨水中通过水热反应制备光催化剂Bi2S3、CdS和BizS3/CdS的方法,并使用XRD、EDS、SEM、XPS和紫外可见等技术对其进行了表征。实验结果表明,Bi2S3的光催化活性和对可见光的响应比CdS强,而通过改性Bi2S3可以提高CdS的光催化活性和对可见光的响应。在可见光照射下,CdS、BizS3和Bi2S3/CdS分别生成了201、314和613umol/g的甲醇。该研究对于开发高效、低成本的光催化剂具有重要意义。