Page 103 - 精细化工2019年第12期

第 36 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.36, No.12
2019 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2019

催化与分离提纯技术
构建 MoS /Fe-g-C N 异质结催化剂
3
4
2
以促进其可见光催化产氢性能

1*
1
2
1
1
田少鹏 ，王 鹏 ，任花萍 ，朱 敏 ，苗宗成
（1. 西京学院 理学院，陕西 西安 710000；2. 徐州工程学院 化学化工学院，江苏 徐州 221018）
摘要：以 g-C 3 N 4 为基底，通过掺杂 Fe 元素，复合 MoS 2 的方法制备了具有多孔异质结结构的 MoS 2 /Fe-g-C 3 N 4
半导体材料，并测量了其光解水产氢性能，发现 MoS 2 含量为 3%（以 g-C 3 N 4 的质量为基准，下同）时，
MoS 2 /Fe-g-C 3 N 4 的光催化性能优异，其产氢速率达到 48.2 μmol/h，为 g-C 3 N 4 的 5.48 倍。利用 XRD、FTIR、SEM、
TEM、XPS 表征了催化剂的物化性质；利用 PL、UV-Vis 等方法表征了催化剂的光学性质。结果发现，Fe 元素
的掺杂使 g-C 3 N 4 结晶度降低，并呈现一种交叉孔道结构，极大增加了催化剂的比表面积。同时，MoS 2 可以与
g-C 3 N 4 形成异质结结构，提高了 MoS 2 /Fe-g-C 3 N 4 的可见光吸收率以及光生电子-空穴对的分离效率，从而有效提
高了 MoS 2 /Fe-g-C 3 N 4 光解水产氢的能力。
关键词：MoS 2 /Fe-g-C 3 N 4 ；光催化产氢；异质结结构；多孔结构；可见光；催化技术
中图分类号：O643.36 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 12-2431-08

Fabrication of MoS 2/Fe-g-C 3N 4 Heterojunction Composites with Enhanced

Hydrogen Evolution Activity under Visible Light Irradiation

2
1
1*
1
1
TIAN Shao-peng , WANG Peng , REN Hua-ping , ZHU Min , MIAO Zong-cheng
（1. School of Science, Xijing University, Xi'an 710000, Shaanxi, China; 2. School of Chemistry and Chemical Engineering,
Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018, Jiangsu, China）
Abstract: A series of porous MoS 2/Fe-g-C 3N 4 heterojunction composites were fabricated and their catalytic
performances for hydrogen evolution via water splitting under visible light irradiation were measured. The
results showed that when the mass fraction of MoS 2 was 3% (based on the mass of g-C 3N 4, the same below),
the prepared 3% MoS 2/Fe-g-C 3N 4 exhibited excellent photocatalytic performance. Its rate of hydrogen
production reached 48.2 μmol/h, which was 5.48 times of that of pure g-C 3N 4. The physicochemical
properties of materials were investigated by XRD, FTIR, SEM, TEM and XPS and the optical properties
were tested by PL and UV-Vis. The results revealed that the Fe dopant decreased the crystallinity of g-C 3N 4.
The Fe-g-C 3N 4 material presented a porous structure with larger specific surface area. Furthermore, MoS 2
could form heterojunction structure with g-C 3N 4, which improved the visible absorption of MoS 2/Fe-g-C 3N 4
and the separation efficiency of photogenerated electron-hole pair, so as to effectively enhance the
photocatalytic hydrogen evolution of MoS 2/Fe-g-C 3N 4.
Key words: MoS 2/Fe-g-C 3N 4; photocatalytic hydrogen production; heterojunction structure; porous
structure; visible light; catalysis technology

由于日益严峻的能源危机和环境问题，寻找一 发现以 n 型半导体 TiO 2 为催化剂，利用紫外线照射
种绿色可持续能源来代替化石能源成为研究者关注 可以把水分解为氢气和氧气，此后，半导体光分解水
[1]
的热点之一。日本学者 Fujishima 和 Honda 第一次 制氢得到科学家们越来越多的关注。Wang 课题组 [2]

收稿日期：2019-04-09; 定用日期：2019-06-12; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190292
基金项目：国家自然科学基金（21706218）；陕西省教育厅专项科研计划（18Jk1205）；西京学院高层次人才启动项目（XJ17B02）
作者简介：田少鹏（1987—），男，博士，副教授，E-mail：tspspirit@163.com。联系人：苗宗成（1979—），男，博士，教授，E-mail：
miaozongcheng@xijing.edu.cn。