“…已成为全球性问题。 自从 1972 年日本科学家 Fujishima 和 Honda 利用紫外光照射 n 型半导体 TiO 2 可以实现 分解水产生氢气以来 [1] , 光催化技术引起了广泛关 注 [2][3] 。其中光催化制备氢气是同时解决环境污染和 能源短缺两大问题的有效途径之一, 因此在过去几 十年里, 大量的研究集中在通过光催化分解水制备 氢气 [4][5][6][7] 。然而, 光解水制氢需要克服较大的势垒 (284.7 kJ/mol), 效率较低。 H 2 S 具有相对较低的解离 能(39.4 kJ/mol) [8][9][10] , 作为一种潜在的氢能来源, 逐 渐引起人们的关注。此外, H 2 S 是一种有毒气体, 当 浓度大于 70010 6 时就会导致死亡 [11] 。传统的 H 2 S 分解技术是通过克劳斯工艺(H 2 S+1/2O 2 →H 2 O+S) 实现的 [12] 。克劳斯工艺虽然可以实现 H 2 S 的分解, 但是需要高温处理, 且在处理过程中会产生大量的 副产物, 造成一系列的环境问题。 更重要的是, 储存 在 H 2 S 中的氢能并没有被有效利用。近年来, 光催 化分解 H 2 S 逐步引起人们的关注 [13][14][15] , 然而, 寻找 合适的光催化剂用于 H 2 S 分解制氢依然是一个挑战。 MnS 是一种重要的 VIIB-VIA 族弱磁性宽禁带 (E g =3.7 eV) p 型半导体 [16] , 在光学、电子学和磁学 等方面具有独特的性质 [17] , 因而, MnS 常被用作电 池材料的窗口材料、光电材料、太阳光选择性涂层 和光学存储器等 [18][19] 。近年来, 随着光催化技术的 发展, MnS 作为一种光学半导体又被广泛应用于光 催化领域 [20][21][22][23] 。MnS 具有三种物相, 分别是具有稳 定形态的 α-MnS(立方相)、亚稳态的 β-MnS(闪锌矿 结构)和 γ-MnS(纤锌矿结构) [24] 。其中亚稳态 MnS 只能存在于较低的温度下, 在高温或高压条件下, 很容易转变成稳态相 [25][26] [27][28][29] [36][37] , 而光电流的变化与阻抗的变化是成反比关系, 因此 本工作通过测试样品在不同条件下的阻抗变化, 对 其电子和空穴的分离能力进行了研究, 结果如图 8 所示。 对比可以发现, α, γ-MnS 从暗场到可见光再到 全光谱对应的阻抗都是逐渐变小的, 说明 α, γ-MnS 都可以被可见光激发产生光电流; 紫外光的引入更 有利于激发半导体产生空穴和电子。对比 α, γ-MnS 在相同的光照条件下的阻抗可以发现, 不管是在暗 场、可见光还是全光谱, γ-MnS 比 α-MnS 都具有更 小的阻抗, 因此, γ-MnS 比 α-MnS 具有更好光生载 流子分离能力, 这与 γ-MnS 的晶体结构有直接关 系。γ-MnS 具有典型的六方纤锌矿结构, Mn 2+ 和 S 2 离子均呈四面体配位。由于 Mn 2+ 和 S 2 之间离子半 径的差异使得正负离子之间接触不良, 进而在晶体 内部形成局部正电荷中心和负电荷中心 [38] 。这些正 负电荷中心的存在有利于光催化过程中光生电子和 空穴的分离, 这是 γ-MnS 具有更好光催化活性的主 要原因 [39][40]…”