西安交通大学、金属材料强度国家重点实验室Kang Peng等–促进石墨烯蒙脱石复合材料上 CdSMoS2 的光催化析氢

CdS/MoS₂异质纳米结构被认为是光催化析氢最有前途的材料体系之一。但其光催化性能受到纳米结构团聚和电子输运性差的严重制约。本文通过在蒙脱土上还原氧化石墨烯，构建了还原氧化石墨烯包覆蒙脱土(rGO/ Mt)作为亲水性导电催化剂载体。采用水热法在rGO/ Mt上制备了CdS和MoS₂的异质结构。在可见光下考察了复合材料的光催化析氢性能，结果表明，由于载体材料的协同作用，复合材料的析氢速率为1760 μmol h^-1，催化剂用量为100 mg。亲水蒙脱土抑制纳米结构的团聚，增强其在水中的分散性，同时导电石墨烯有利于电子传输。多组分载体的设计为提高光催化活性提供了一条新的途径。

图1. •rGO/Mt@CdS/MoS₂的代表性配方示意图。

图2. (a) rGO/Mt和(b) CdS/MoS₂的SEM图像。(c) CdS/MoS₂的元素映射图像。 rGO/Mt@CdS/MoS₂的(d, e)SEM图像和(f)元素映射图像。

图3. rGO/Mt@CdS/MoS₂的(a)TEM图像和(b, c) HRTEM图像。(d) rGO/Mt@CdS/MoS₂的EDS谱。(e) rGO / Mt@CdS – MoS₂的STEM图像和元素映射图像。

图4. (a) Mt、rGO/Mt、CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂。(b) CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的N₂吸附/解吸等温线。

图5. rGO/Mt、CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的(a)FTIR光谱和(b)拉曼光谱。

图6. rGO/Mt@cdS/MoS₂(a)的XPS测量和(b) S 2p、(c) Cd 3d和(d) Mo 3d电子的高分辨率光谱。

图7. (a) Mt、rGO/Mt、CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的紫外-可见漫反射光谱。(b) CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的(αhv)²与光子能量(hv)对应图。

图8. (a, b)不同催化剂的光催化析氢性能。(c) rGO/Mt@CdS/MoS₂在Na₂S-Na₂SO₃溶液中的光催化析氢性能。(d)可见光照射下rGO/Mt@CdS/MoS₂和CdS/MoS₂的瞬态光电流响应。

图9. rGO/Mt@CdS/MoS₂光催化制氢的机理。

相关研究成果由西安交通大学、金属材料强度国家重点实验室Kang Peng等人于2023年发表在Applied Clay Science (https://doi.org/10.1016/j.clay.2023.106855)上。原文：Boosting photocatalytic hydrogen evolution over CdS/MoS₂ on the graphene/montmorillonite composites。