新型三维多孔Cu2S 微海绵球的可控合成及其光催化应用研究

半导体光催化是一门集光化学、电化学、材料学、表面化学和催化化学于一体的综合性学科,其催化原理就是通过有效吸收光能产生具有氧化和还原能力的光生空穴和电子,在催化剂表面发生直接或间接的氧化或还原反应。自从A. Fujishima和K. Honda在1972年首次发现二氧化钛(TiO2)在紫外光的照射下可以分解水产生氢气和氧气以来,光催化技术至今未能实现实用化,其主要原因在于传统半导体(以二氧化钛为例)具有较窄的光催化响应范围(通常为紫外光区200-400 nm)和较低的光催化量子效率(通常不到4 %)。为此,开发量子效率高、太阳能利用率高的催化剂是目前光催化研究领域的核心问题。这些问题的解决有赖于人们对光催化剂的结构-效率关系以及微观作用机制等科学问题进行深入的研究。

复旦大学赵东元教授课题组casino pa natet Nanosheets for Efficient Photocatalysis” href=”http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201300197/abstract” target=”_blank”>采用水热合成方法制备出了具有三维多孔结构的Cu2S微海绵球(直径约为400-600 nm,见示意图)。该Cu2S微海绵球是以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂为导向剂,在水热的条件下,由最初形成的超薄Cu2S纳米片(~ 2 nm)通过自组装搭建而成。其比表面和孔体积分别达到82.4 m 2 /g和0.56 cm3/g。紫外 – 可见光谱表明该Cu2S微海绵球在可见(400-800 nm)甚至近红外(800-1800 nm)光区都具有较强的吸光性能。高分辨场发射电镜(HRTEM)证明构建Cu2S海绵球的每个Cu2S纳米片的暴露面均为强极性的(111)面,其可以选择性吸附并降解有机染料。以苯酚的可见光降解为例,Cu2S微海绵球的可见光催化降解速率可达0.0194 min -1, 明显优于商业P25 TiO2 的降解速率(0.0002 min-1)。该三维多孔结构的Cu2S微海绵球有望进一步应用于染料敏化太阳能电池、光解水等光电转换电极材料中。

Xu Guangchen About Xu Guangchen

MaterialsViewsChina专栏作者,同时为WILEY出版集团旗下的材料科学类期刊提供作者服务。