双功能MnFe2O4/g-C3N4纳米复合材料协同催化析氧与光催化降解有机染料研究

本文系统探讨了CdMnS/MoS2Ⅰ型异质结纳米复合材料的构建及其光催化产氢（PHE）性能。通过实验表征与密度泛函理论（DFT）模拟，证实该异质结可显著增强光生电荷分离效率、拓宽光吸收范围，最终实现8.89 mmol·h?1·g?1的高效产氢速率，为清洁能源转换技术提供了新策略。

　　

Section snippets

Experimental section

所有试剂的来源与品级详见表1。

Photocatalyst characterizations

如图1a所示，CdMnS、MoS₂及其复合物CMM-15分别通过溶剂热法和物理混合法制备。SEM与TEM表征显示（图1b–c），CdMnS呈现结晶良好的纳米棒形态，而MoS₂则形成纳米花球结构（图1d–e）。图1f的SEM图像及元素分布图证实Cd、Mn、S、Mo元素在复合材料中均匀分布，表明成功构建了CdMnS/MoS₂异质结。XRD图谱（图2a）显示复合材料中同时存在CdMnS和MoS₂的特征衍射峰，且无杂质相，证明复合过程中材料结构保持稳定。UV-Vis DRS光谱（图2b）表明CMM-15的光吸收边发生红移，带隙计算结果显示其可见光响应能力显著增强。XPS分析（图2c–f）进一步揭示了异质界面处的电子相互作用，证实了Ⅰ型能带对齐结构的形成。

Conclusions

本研究成功构建了CdMnS/MoS₂纳米复合材料，其中优化样品CMM-15在10 W白光照射下光催化产氢速率达8.89 mmol·h^?1·g^?1，为纯CdMnS的12.7倍。连续四次循环实验表明其产氢稳定性优异。表征与机制分析表明，异质结界面形成的Ⅰ型能带结构有效促进了电荷分离与传输，为设计高效光催化剂提供了新思路。