[논문]A Newly Designed a TiO2-Loaded Spherical ZnS Nano/Micro-Composites for High Hydrogen Production from Methanol/Water Solution Photo-Splitting

Kim, Ji-Eun; Kang, Mi-Sook

doi:10.5012/bkcs.2012.33.7.2133

A Newly Designed a TiO2-Loaded Spherical ZnS Nano/Micro-Composites for High Hydrogen Production from Methanol/Water Solution Photo-Splitting 원문보기

Bulletin of the Korean chemical society, v.33 no.7, 2012년, pp.2133 - 2139

Kim, Ji-Eun (Department of Chemistry, College of Science, Yeungnam University) , Kang, Mi-Sook (Department of Chemistry, College of Science, Yeungnam University)

Abstract ▼ AI-Helper

A new system using $TiO_2$ (nano-sized, band-gap 3.14 eV)-impregnated spherical ZnS (micro-sized, band-gap 2.73 eV) nano/micro-composites (Ti 0.001, 0.005, 0.01, and 0.05 mol %/ZnS) was developed to enhance the production of hydrogen from methanol/water splitting. The ZnS particles in a spherical morphology with a diameter of about 2-4 mm which can absorb around 455 nm were prepared by hydrothermal method. This material was used as a photocatalyst with loading by nano-sized $TiO_2$ (20-30 nm) for hydrogen production. The evolution of $H_2$ from methanol/water (1:1) photo splitting over the $TiO_2$/ZnS composite in the liquid system was enhanced, compared with that over pure $TiO_2$ and ZnS. In particular, 1.2 mmol of $H_2$ gas was produced after 12 h when 0.005 mol % $TiO_2$/ZnS nano/micro-composite was used. On the basis of cyclic voltammeter (CV) and UV-visible spectrums results, the high photoactivity was attributed to the larger band gap and the lower LUMO in the $TiO_2$/ZnS composite, due to the decreased recombination between the excited electrons and holes.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

In this study, spherical ZnS micro-particle is synthesized by hydrothermal method using sodium sulfate as a sulfur source and a minimum TiO₂ precursor is loaded on the materials. The relationship between the spectroscopic properties of the particles and the catalytic performance for the production of H₂ over the TiO₂ /ZnS nano/micro-composites is examined by X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-visible spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, and cyclic voltammeter (CV).
³⁸ Especially when waves are semi-reversible, such as when i_pa/i_pc is less than or greater than 1, it can be possible to determine more information about the kinetic processes. In this study, the oxidation potentials were measured by means of CV in distilled water solutions of the 0.2 mM complex using a pelletized sample as the working electrode, Ag/AgCl as the reference electrode, and 0.1 M KCl as the supporting electrolyte. The electronic parameters for CV are listed in Table 1.
1M KCl as the supporting electrolyte, a platinum wire as the working and counter electrodes, and Ag/AgCl as the reference electrode. PL spectroscopy was also performed to determine the number of photo-excited electron-hole pairs using a PL mapping system (LabRam HR, Jobin Yvon, French, Korea Photonics Technology Institute Material Characterization Center), and to examine the number of photo-excited electron-hole pairs for all samples. Samples of 1.
Hydrogen evolution was measured after 1 h. The hydrogen gas (H₂) produced during water photo splitting was analyzed using a TCD-type gas chromatograph (GC, model DS 6200; Donam Instruments Inc., Korea). To determine the products and intermediates, the GC was connected directly to the water decomposition reactor.
The synthesized ZnS, TiO2, and TiO2/ZnS nano/micro composites were examined by XRD (MPD, PANalytical, at Yeungnam University Instrumental Analysis Center) with nickel-filtered Cu Kα radiation (30 kV, 30 mA).

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