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       CdS/MoS₂異質納米結構被認為是光催化析氫最有前途的材料體系之一。但其光催化性能受到納米結構團聚和電子輸運性差的嚴重制約。本文通過在蒙脫土上還原氧化石墨烯，構建了還原氧化石墨烯包覆蒙脫土(rGO/ Mt)作為親水性導電催化劑載體。采用水熱法在rGO/ Mt上制備了CdS和MoS₂的異質結構。在可見光下考察了復合材料的光催化析氫性能，結果表明，由于載體材料的協同作用，復合材料的析氫速率為1760 μmol h^-1，催化劑用量為100 mg。親水蒙脫土抑制納米結構的團聚，增強其在水中的分散性，同時導電石墨烯有利于電子傳輸。多組分載體的設計為提高光催化活性提供了一條新的途徑。
 
圖1. •rGO/Mt@CdS/MoS₂的代表性配方示意圖。
 
圖2. (a) rGO/Mt和(b) CdS/MoS₂的SEM圖像。(c) CdS/MoS₂的元素映射圖像。 rGO/Mt@CdS/MoS₂的(d, e)SEM圖像和(f)元素映射圖像。
  圖3. rGO/Mt@CdS/MoS₂的(a)TEM圖像和(b, c) HRTEM圖像。(d) rGO/Mt@CdS/MoS₂的EDS譜。(e) rGO / Mt@CdS - MoS₂的STEM圖像和元素映射圖像。
 
圖4. (a) Mt、rGO/Mt、CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂。(b) CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的N₂吸附/解吸等溫線。
 
圖5. rGO/Mt、CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的(a)FTIR光譜和(b)拉曼光譜。
 
圖6.  rGO/Mt@cdS/MoS₂(a)的XPS測量和(b) S 2p、(c) Cd 3d和(d) Mo 3d電子的高分辨率光譜。
 
圖7. (a) Mt、rGO/Mt、CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的紫外-可見漫反射光譜。(b) CdS/MoS₂和rGO/Mt@CdS/MoS₂的(αhv)²與光子能量(hv)對應圖。
 
圖8. (a, b)不同催化劑的光催化析氫性能。(c) rGO/Mt@CdS/MoS₂在Na₂S-Na₂SO₃溶液中的光催化析氫性能。(d)可見光照射下rGO/Mt@CdS/MoS₂和CdS/MoS₂的瞬態光電流響應。
 
圖9. rGO/Mt@CdS/MoS₂光催化制氫的機理。

      相關研究成果由西安交通大學、金屬材料強度國家重點實驗室Kang Peng等人于2023年發表在Applied Clay Science (https://doi.org/10.1016/j.clay.2023.106855)上。原文：Boosting photocatalytic hydrogen evolution over CdS/MoS₂ on the graphene/montmorillonite composites。

轉自《石墨烯研究》公眾號