双晶结构ZnCoS/ZnCdS在能源应用中的多功能氧化还原光催化的合成与性能评价

我们的团队研究混合纳米结构，专注于清洁能源和环境，聚焦于纳米催化机制，以提升太阳能向化学转化的效率、选择性和可扩展性，并通过光催化和电催化实现环境修复。近期进展包括二维纳米材料、碳基纳米复合材料和基于亚亚硫酸盐的杂质结，用于光氧化还原在氢演化、二氧化碳转化、塑料重整和有机合成中的应用，从而提升太阳能的化学效率和可持续性。我的工作重点是制造先进的纳米催化剂，用于人工光合作用和光热催化，在太阳能驱动的氢气和合成气生产方面取得了显著改进，同时研究了推动可持续能源转换的基本表面化学和反应机制。

我们的方案利用快速喷射、怀特矿和锌闪锌接合点及锌铜硫化物电子储基之间的锌铜硫化物相叠，实现优越的电荷分离、可见光利用率以及双功能氢的演化和苯甲醛生产，效率显著提升。我未来的研究重点是设计先进的光催化剂和电催化剂，用于一氧化碳转化、甲烷转化、硝酸盐转氨、氢气生产与储存、生物质转化以及塑料升级再利用，目标是实现太阳能转化能应用效率超过5%的可扩展、高效和可持续。首先，在工作台上放置一个100毫升的烧杯，倒入40毫升乙二醇溶液。 用刮刀将醋酸锌二水合物、醋酸钴四水合物和硫代乙酰胺加入溶液中。

将溶液置于超声波处理30分钟。然后在常温下连续搅拌四小时。将所得混合物转移到100毫升合成聚合物衬里不锈钢高压釜中。

然后将溶液转移到预热的烤箱，以180摄氏度加热12小时。用离心机收集深灰色沉淀物。然后，用去离子水和乙醇清洗沉淀物三次。

将洗净后的深灰色样品放入60摄氏度的烤箱中烘干一夜，得到深灰色锌钴硫化物粉末。合成硫化锌镉时，将40毫升去离子水倒入100毫升的烧杯中。用刮刀将醋酸锌二水合物、醋酸镉二水合物、硫化钠水合物和硫乙酰胺加入溶液中。

将溶液置于超声波处理30分钟，随后在常温下搅拌三小时。接着，将0.2摩尔氢氧化钠水溶液滴入搅拌溶液中，将pH值调整至7.0。将调整后的溶液转移到100毫升合成聚合物衬里不锈钢高压釜中。

然后将溶液放入烤箱，以180摄氏度加热24小时。使用离心机收集偏黄沉淀物，然后用去离子水和乙醇清洗沉淀物三次。将洗净后的黄褐沉淀转移到烤箱，并在60摄氏度下过夜干燥，以获得锌镉硫化物固体粉末。

合成光催化剂时，将4毫克锌钴硫化物和0.196克锌镉硫化物溶解在40毫升去离子水中。超声波处理后，收集带黄色的沉淀物，然后用去离子水和乙醇清洗样品三次。将洗净的黄沉淀液放入烤箱，并在60摄氏度下过夜干燥。

最终产品为黄锌钴硫化物和锌镉硫化物固体粉末。将20毫克合成光催化剂和60毫升苄醇水溶液加入100毫升烧杯中。将烧杯放入超声波清洗机中，进行30分钟的超声波处理。

然后，将溶液转移到三颈顶部照射反应器单元，并插入磁性搅拌棒。在整个反应过程中，保持溶液缓慢搅拌。接下来，在反应器单元的下游侧连接一个湿气截留器。

然后，将出口连接到气相色谱系统的气体取样环入口。此外，将气体取样环出口连接到反应器单元入口，形成封闭的气体循环系统。用玻璃窗密封反应堆。

然后以每分钟50毫升的流量将氮气在反应器中清洗30分钟，以去除所有空气。现在，启动蠕动泵，将流量设置为每分钟20毫升，以在封闭气体循环系统中循环氮气。将氙气灯调到15伏，并调整位置让光线穿过玻璃窗，照射到反应堆内部的溶液。

反应完成后，使用0.22微米尼龙注射器滤网过滤一毫升悬浮液。将过滤后的悬浮液以去离子水稀释，比例为1比9。最后，使用配备光电二极管阵列探测器和高性能100埃柱的高效液相色谱系统。

高分辨率透射电子显微镜图像证实锌闪石相和符缕石相在硫化锌镉中共存，且一个相间边界清晰区分了两种晶体域。锌钴硫化物与锌镉硫化物杂质连接的相间结构被清晰观察到，证明锌钴硫化物成功掺入锌镉硫化物的锌闪石和维尔茨矿间相。紫外可见光吸收光谱显示，锌镉硫化物在可见光区的吸收率高于锌钴硫化物，锌钴硫化物和锌镉砷化物杂质连接比单纯锌镉吸收率略高。

根据对话图分析，硫化锌镉的光学带隙约为2.49电子。氮吸附/脱附等温线显示，锌钴硫化物和锌镉硫化物样品表现出介孔特性，在相对压力接近1.0时吸附力急剧增加。锌钴硫化物和锌镉硫化物的孔径分布主要集中在25至35纳米之间，证实了该材料的介孔性质。