CoFe2O4/CdS的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

由于尖晶石型纳米铁氧体CoFe₂O₄具有良好的电磁性和化学稳定性，CdS是一种典型的窄带隙半导体材料，由于其禁带宽度为2.4eV，且其导带电位比氢电极电位稍负，二者复合能够被可见光激发实现光解水制氢。

本课题研究在甲酸体系中CoFe₂O₄/CdS的光催化分解水制氢性能，为利用太阳能光催化分解水制氢提供理论依据。

2. 国内外研究现状分析

太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。随着能源危机和环境危机的日益加深，太阳能电池及太阳能电池材料、光催化分解水制氢及制氢材料、光催化降解有机污染物及光催化材料等研究领域，都已成为全球的热点研究领域。各国纷纷投入大量的人力和物力进行太阳能电池、光催化降解和光催化分解水制氢的研究。

对于把太阳能转化为清洁、可再生的氢能而言，利用半导体光催化分解水是一个有效的方法。因为太阳光和水资源丰富且可再生，用水分解法将太阳能转化为化学能是一种解决全球能源和环境挑战的极具吸引力的方法。在过去几十年许多人致力于寻找高效光催化剂，利用太阳能将水分解为氢气和氧气。迄今为止，因为用于还原和氧化水的半导体材料且具有合适的氧化还原电位和能带间隙的并不易得，只有有限的半导体光催化剂被报道出来可以用于全面水分解^[1]。因此，对于应用太阳能产氢，发展稳定、高效的可见光催化剂是关键，也是一个挑战。

1.1 半导体可见光催化剂

对于半导体光催化剂的研制，必须控制它的能带结构。最新的研究进展表明，研制可见光光催化剂主要有3 种能带设计方法：1)通过掺杂过渡金属元素，在半导体禁带中形成离散的掺杂能级；2)利用非氧元素形成新的连续价带，提高价带电位；3)制备固溶体来控制能带结构；另外，还有半导体复合型光催化剂、z 型光催化反应体系及其他新型可见光催化剂。以下分别从这几方面出发介绍近五年来可见光催化分解水制氢领域的研究进展。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本课题拟制备催化剂cofe₂o₄/cds，对其结构、光学性能、形貌等进行表征，在甲酸体系中探讨cofe₂o₄/cds光催化分解水制氢性能。

研究计划：

4. 研究创新点

本课题研究甲酸体系中CoFe₂O₄/CdS的光催化分解水制氢性能，探讨不同的反应条件对光催化制氢性能的影响，并进行机理分析，为利用太阳能光催化分解水制氢提供新的途径。