周国伟 1,2,3,*刘德法 1,2,3李华鹏 1,2,3白硕杰 1,2,3孙彬 1,2,3
1 齐鲁工业大学(山东省科学院)化学与化工学院, 济南 250353
2 山东省高校轻工精细化学品重点实验室, 济南 250353
3 济南市多尺度功能材料工程实验室, 济南 250353
MXene作为一种新型的二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物, 具有良好的金属导电性、较高的载流子迁移率和表面端基可调控能带结构等特性, 适合在光催化材料体系中作为助催化剂来提高光催化性能。本综述概述了零维、一维、二维和三维半导体光催化材料与MXene复合材料的可控构筑及其在污染物脱除、制氢、CO2还原和固氮等光催化领域的最新研究进展, 重点介绍了二维MXene基复合光催化材料的构筑方法及其光催化性能增强机制, 并对其未来的研究方向进行了展望。
二维材料 光催化 污染物脱除 制氢 二氧化碳还原 固氮 two-dimensional material photocatalysis pollutant removal hydrogen production carbon dioxide reduction nitrogen fixation
中南大学 材料科学与工程学院, 长沙 410083
利用光催化技术将CO2转化为燃料有望解决能源危机和温室效应。Zn1-2x(CuGa)xGa2S4具有可见光响应及较高的导带电势, 从热力学上看是较为理想的CO2还原材料, 但是其光催化CO2还原活性仍然较低, 亟待从动力学角度提高其活性。本研究采用Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4与不同比例的CdS纳米颗粒复合, 制备了Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4/CdS异质结半导体材料。通过材料表征证明CdS在Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4微米颗粒上均匀生长并形成了全固态Z型异质结的复合结构。这种结构有效抑制了电子空穴对的复合, 保持了较高的还原电势, 有利于提高光催化性能。在溶液体系中, 所制备的Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4/CdS能够有效地将CO2光催化还原为CO。研究表明, 当Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4与CdS的摩尔比为2 : 1时, 样品的光催化活性达到最优, 是Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4材料的1.7倍, CdS材料的1.6倍。本工作通过构造异质结构, 提高了Zn0.4(CuGa)0.3Ga2S4半导体材料的光催化CO2还原活性, 对人工光合成材料的设计与制备具有较大的参考价值。
光催化 Z型异质结 二氧化碳还原 硫化物 photocatalysis Z-scheme heterojunction carbon dioxide reduction sulfide
