Na2S和Na2SO3体系中NiFe2O4/CdS的光催化分解水制氢性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

本文制备CdS和NiFe₂O₄/CdS，并进行Na₂S/Na₂SO₃体系中光催化分解水制氢性能的研究，为利用太阳能进行光-化学能转换提供新的途径。

2. 国内外研究现状分析

1. 能源问题

随着全球气温的不断升高，co₂的排放量日益受到了人们的高度关注。能源是现在社会快速发展所必须面临并急需解决的问题。现在使用最普遍的能源是化石能源，但它储量有限，且燃烧时还会引起严重的环境污染和温室效应。因此，寻找新的无需利用化石燃料即可获得的清洁可再生能源已成为现在工业技术面临的挑战^[1]。氢能具有可再生、来源丰富、可储存、燃烧清洁等优点，因而倍受关注。

利用可再生能源制氢将会是未来发展的主要方向，当前研究主要集中于生物质制氢和光催化水解制氢。生物质制氢存在着生物质回收困难、生产受到季节、地理等各种环境因素的制约及许多关键技术如菌种筛选、细胞固定化技术等均未成熟等问题。太阳光作为取之不尽、用之不竭的可再生能源，如果能将其转化为氢能，将是高效、低成本、可规模化的制氢技术，该技术具有巨大的社会经济、生态效益。因此，太阳能光催化分解水制氢被认为是最终解决能源和环境问题的最佳途径。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本课题拟制备cds和nife₂o₄/cds，对其结构、光学性能、形貌等进行表征，在na₂s和na₂so₃体系中探讨nife₂o₄/cds光催化分解水制氢性能。

4. 研究创新点

窄带隙半导体CdS对可见光有很好的响应，但是电子-空穴对不易分离，光催化制氢效率低，且极易发生光腐蚀而使光催化活性进一步降低。窄带隙半导体NiFe₂O₄对可见光也有很好的响应，将其与CdS复合，形成n-n异质结复合半导体NiFe₂O₄/CdS，在提高光吸收效率的同时，利用能带的交迭，促进电子-空穴对的分离，抑制CdS的光腐蚀现象，延长光催化剂的寿命，提高光催化分解水制氢的活性。