多孔骨架型富铜和银硫属化物的调控合成和可见光催化分解水制氢研究

Hydrogen production from water decomposition on photocatalysts with solar energy is an efficient way to transform solar energy to hydrogen energy. Metal chalcogenides are mostly a narrow band gap semiconductor material and appear to be suitable photocatalysts, since they are energy gaps small enough to absorb visible light.As the Cu and Ag chalcogenide clusters unit or frame as the main body, and the main group metal ( Ge, Sn, As, Sb )" reverse doped" or forming small connecting unit, a diversified chalcogenide open frameworks were built by adding suitable complexing agent under hydrothermal/solvothermal conditions.By modulating the ratio of the transition metal and main group metal, we can find the basic principle of the skeleton structure of the changes and control the band gap of semiconductors.And we can find out the band gap in 1.8～2.4 eV of the semiconductor to study hydrogen evolution from water splitting under visible light irradiation in the presence of a sacrificial reagents.To carry out the project can not only enrich the chalcogenide synthetic chemistry and structural chemistry, but also can obtain new visible light catalytic material, on the development of visible light response type optical catalyst has very important theoretical and practical significance.

利用可见光催化分解水制备氢气是一种将太阳能转化为氢能的有效方式。金属硫属化物大多为带隙较窄的半导体材料，对可见光有一定的吸收特性，可作为可见光催化剂。在水热/溶剂热的条件下，加入适当的配位剂，合成以Cu和Ag的硫属原子簇单元或骨架为主体，主族金属（Ge，Sn，As，Sb）"反向掺杂"或形成小的连接单元构筑多元硫属化物的空旷骨架。通过调变过渡金属与主族金属的比例，寻找骨架结构的变化规律，实现对半导体带隙的调控。并筛选出带隙在1.8～2.4eV的半导体在有牺牲剂存在下的溶液中进行可见光催化分解水制氢的研究。开展该项目研究不仅可以丰富硫属化物的合成化学和结构化学，而且可以获得新型可见光催化材料，对开发可见光响应的新型光催化剂具有非常重要的理论和现实意义。

含铜和银的多元金属硫属化物由于其结构的多样性而展现了丰富的物理和化学性质，在光、电等领域具有广泛的应用前景。在溶剂热条件下，用碱金属阳离子作为平衡离子，加入合适的配位剂合成得到了一系列含铜和银的多元砷和锑的硫属化物。在大部分化合物中，过渡金属Cu和Ag与硫属原子表现出丰富的聚合行为，形成了原子簇、链状或骨架的结构单元，而主族金属通过掺杂的形式或作为连接体进入骨架，构筑了各种新颖的结构。如通过引入Ag+进入骨架，首次得到了含As-As键的二价砷的多元硫化物。该化合物中Ag+形成了左手和右手螺旋的硫银链[Ag2S3]4−，它们由砷的二聚体As2连接形成了层状的结构。通过改变碱金属阳离子、过渡金属（Cu和Ag）与主族金属（As和Sb）的比例得到了不同结构化合物。例如Cu-As-S、Ag-As-S和Cu-Sb-S体系中都有两种或两种以上的结构。此外，部分化合物显示了可见光光催化降解有机染料RhB的能力。该项目的研究不仅丰富了硫属化物的合成和结构化学，而且对于新型可见光催化材料的开发都具有重要的指导意义。