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NH2-MIL-125（Ti）/ CdS Z-型杂化交界材料的制备用于高效的光催化制取氢气摘要

设计用于制氢的有效的基于半导体的光催化剂是具有挑战性但是在能源转换方向是有前景的。在这里，成功的新型Z方案CdS / NH2-MIL-125（Ti）异质结 通过简便的溶剂热法制备。详细的表征表明CdS纳米颗粒是内装在NH2-MIL-125（Ti）纳米板上。受益于固有的频段对齐和两种物质紧密接触后，这种既定的结构对电荷分离产生了积极的影响。因此，最佳的CdS / NH2-MIL-125（Ti）纳米复合材料表现出优异的光催化性能。氢气析出速率为6.62 mmol·h-1gminus; 1在可见光照明下，比原来的CdS高3.5倍。我们相信这项工作将为开发用于太阳能驱动的能量转换和其他应用的高效异质结催化剂提供新的途径。

1.介绍

在过去的几十年中，化石燃料的大量燃烧已经造成了严重的后果。能源短缺，急需找到一种清洁的可持续的方法来缓解能源危机。最近，光催化制氢水分解引起的巨大关注，因为它具有廉价且无污染的特点（Wang等，2009，2015a， 2015b，2015c，2015d，2019a，2019b）。迄今为止，许多高效催化剂已经被用于开发了制氢的光催化剂，例如TiO2，ZnIn2S4和g-C3N4。虽然有些重要的工艺已经对光催化剂的吸附范围进行了研究，从紫外光扩展到可见光，他们的研究由于量子效率低，光催化活性仍然很差。快速电荷重组。因此，有必要开发一种理想的光催化剂，可以促进太阳能利用并实现高效电荷空间分离。此外，这些光生载流子是应该可以有效地迁移到半导体表面积累足够的潜力来推动热力学中的水分解和动力学。

作为许多光催化剂的典型范例，硫化镉（CdS）被认为是氢的有希望的光催化候选物由于其对可见光的吸附区域而适合生产导带电势。但是，严重的光腐蚀和快速充电重组阻碍了它的进一步发展。虽然有很多策略，例如珍贵的精神兴奋剂和形态调节，可以明显增强光催化作用活动，昂贵的成本和复杂的制备过程限制了其工业应用。因此，探索一个新的进一步改善光催化性能的方法是必不可少的。

金属有机框架（MOF），由金属离子和有机配体组成，由于其高表面积，丰富的多孔结构和柔性组件和较高比率。这些独特的结构特征赋予MOF巨大的潜力在气体吸附，生物传感器，药物输送中的应用催化许多研究人员发现，某些MOF具有类似半导体的特性，可以用作光催化剂。其中不同类型的MOF，NH2-MIL-125（Ti）是典型的Ti基MOF在有机物的光催化降解中起重要作用由于其合适的带隙而导致污染物和氢的释放但是，像其他半导体光催化剂一样，它也遭受了迅速的打击。电荷复合和结构稳定性不足。所以，尝试了许多方法来改善光催化作用诸如阳离子或有机配体的取代和名贵金属的沉积。尽管已经做出了这些努力来优化基于MOF的光催化剂，其应用仍处于早期阶段。我们知道，构造Z方案异质结被认为是改善光催化性能的最有效，最简便的策略之一。它不仅有利于有效分离载流子，而且还保留了更多的负电势和更多的正电势，这与更强的还原能力和更强的氧化能力有关。在某些重要应用中的能力，例如水分解和二氧化碳减少

在此，独特的CdS / NH2-MIL-125（Ti）Z方案异质结制备用于高效光催化制氢通过将CdS纳米颗粒加载到NH2-MIL-125（Ti）纳米板上。受益于通过紧密的接触界面和匹配的带结构新型纳米复合光催化剂明显促进了空间电荷载体的分离。因此，插图CdS /NH2-MIL-125（Ti）纳米复合材料表现出出色的光催化作用制氢速率为6.62 mmol·hminus; 1时的性能sdot;gminus; 1在可见光照射下。这种可行性和灵活性策略MOFs制造紧密的异质结结构纳米粒子半导体将为设计用于光能转化和其他用途的高效光催化剂应用程序。

2.实验部分