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1. 研究目的与意义（文献综述）
随着环境污染和能源危机的日益严重，清洁和可再生能源的开发和利用十分迫切。氢气作为一种具有高能量密度，可方便存储和运输的新型能源，其燃烧产物也是无污染的水，因此是国际公认的最优越的能量载体之一[1]。半导体光催化制氢为解决当前能源与环境问题提供了一种重要途径。该过程可通过光照光催化剂分解水，将太阳能转换为氢能，受到人们的广泛关注。光催化分解水制氢的关键技术在于发展高效稳定的光催化剂[2]。迄今为止，已经发现了各种优良的光催化剂，如g-c3n4、cds、tio2和zns等，可用于光催化制氢[3]。然而，对于单一的光催化剂而言，光生电子和空穴极易在其内部或表面发生复合，导致光催化剂通常显示较低的光催化活性。为了提高光催化剂的催化性能，通常对半导体材料进行复合、改性和表面修饰等，来提高光催化效率。
研究表明，表面助剂修饰的方法对增强光催化材料的光催化性能取得了非常明显的效果。表面修饰助剂大致分为电子助剂和空穴助剂两类[4]，常使用电子助剂修饰半导体材料表面，以增强光生电子与空穴的快速传输、分离与界面催化反应。其中，最常见的电子助剂是金属材料。金属助剂在光催化过程中可作为电子陷阱和活性位点，通过原位沉积等方法将金属助剂负载到半导体催化剂表面，能够在两者之间的界面形成肖特基结，有效地促进光生载流子的分离，合适的助催化剂还能降低氧化或还原反应中的过电位[5]，使得光催化反应所需的能量降低，从而显著提高光催化剂的催化性能。
金属助剂的种类很多，以贵金属和过渡金属为代表。目前，常用的贵金属助剂一般有au、ag、pt、pd等[6]。贵金属作电子助剂表面修饰光催化材料虽然效果极佳，但由于价格昂贵，严重限制了其光催化材料的实际应用[7]。因此，有必要发展经济、高效的过渡金属及其化合物代替贵金属。常用的过渡金属有co、ni、cu、cd等[8]，此外，过渡金属氧化物、氢氧化物和硫化物(如cuo、ni(oh)2、cos等)修饰的光催化材料也表现出光催化性能的显著提高[9]。同时，金属助剂可通过简单的原位光沉积法、浸渍-煅烧法、光化学还原等方法[10]负载沉积到光催化材料表面，因其低浓度、性能增强高、操作简便等优点，以期能在实际生产中得到广泛应用。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
金属助剂由于其良好的电子陷阱和高的活性位点，在半导体光催化材料修饰和改性领域得到广泛应用，有效增强光催化制氢性能。本研究以金属助剂为研究对象，通过了解金属助剂在光催化材料表面的不同沉积思路及其研究进展，以及金属助剂的修饰对催化剂光催化活性的影响，同时研究金属助剂对光催化性能增强的催化机理，为发展稳定、高效的光催化材料寻找一定的研究方法。
2.2目标
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究课题。确定思路，完成开题报告；
第4-7周：调研金属助剂在光催化材料表面的沉积思路及其进展；
第8-12周：了解金属助剂对光催化活性的影响；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 刘茂昌. 形貌可控的“有序结”光催化剂和金属助剂的合成研究[d]. 西安交通大学, 2017.
[2] 陈安, 刘振华. 光催化材料的研究和发展趋势[j]. 广东化工, 2017, 44 (09): 138-140.
[3] wang, b.; he, s.; feng, w.; et al. rational design and facilein situ coupling non-noble metal cd nanoparticles and cds nanorods forefficient visible-light-driven photocatalytic h2 evolution[j]. applied catalysis b: environmental, 2018, 236, 233-239.
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