新型ZnS-Cds-C納米復(fù)合材料的制備及其在污染物去除中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，全球都面臨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的問(wèn)題。金屬硫化物ZnS和CdS半導(dǎo)體納米材料，由于其優(yōu)良的光電催化性質(zhì)和在光電催化領(lǐng)域極大的應(yīng)用潛力而受到廣泛關(guān)注。目前制備金屬硫化物的方法存在耗能高、工藝復(fù)雜;所得材料純度低、結(jié)晶度低、分散性差等問(wèn)題。同時(shí)ZnS和CdS本身存在活性低，穩(wěn)定性差等問(wèn)題?；谝陨蠁?wèn)題，本文以有機(jī)-無(wú)機(jī)層狀氫氧化物為前驅(qū)體，通過(guò)簡(jiǎn)單、低廉、可控的方法制備了高活性、高穩(wěn)定性、高分散性的ZnS/CdS-HB

2、A納米復(fù)合材料和ZnS/CdS-C納米復(fù)合材料，并對(duì)其光催化降解污染物的性能做了探究。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.以苯甲酸根(BA)插層的層狀氫氧化鋅納米棒為前驅(qū)體，經(jīng)原位氣固硫化反應(yīng)和陽(yáng)離子交換制備了一維ZnS/CdS-HBA納米復(fù)合材料。對(duì)一維ZnS/CdS-HBA納米材料的結(jié)構(gòu)、形貌做了詳細(xì)的表征。ZnS/CdS-HBA納米棒直徑約300 nm，長(zhǎng)約50μm，ZnS和CdS粒徑在5 nm左右。XPS和FTIR表明

3、了樣品中COO-Zn鍵的存在，而該化學(xué)鍵是ZnS和CdS均勻分散在一維HBA納米陣列當(dāng)中的關(guān)鍵。
　　2.以一維ZnS/CdS-HBA為原料，一步固態(tài)熱解制備了一維ZnS/CdS-C納米復(fù)合材料。對(duì)一維ZnS/CdS-C納米復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的表征。所得結(jié)果顯示，樣品的長(zhǎng)度約50μm，直徑約300 nm，由粒徑在10nm左右的ZnS、CdS和C緊密堆積而成。FTIR中C=O和苯環(huán)上C-H鍵的消失說(shuō)明HBA分子在熱解過(guò)程中

4、脫羧脫氫后原位轉(zhuǎn)變?yōu)槭冀Y(jié)構(gòu)。XPS和FTIR表明了樣品中C-O-Zn鍵的存在，ZnS和C通過(guò)該鍵形成強(qiáng)的相互作用。HRTEM結(jié)果顯示ZnS和CdS分散均勻、結(jié)晶度高，緊密接觸形成異質(zhì)結(jié)，能夠促進(jìn)光生電子-空穴的分離。UV-Vis表明樣品在紫外光區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)均有吸收。研究了不同的焙燒溫度對(duì)材料的形貌和結(jié)構(gòu)的影響。隨著焙燒溫度的升高(400-800℃)，N2的吸脫附曲線表明樣品比表面積由169.2 m2/g降到了37.5 m2/g。Ra

5、man表明碳的石墨化程度不斷提高，HRTEM顯示材料表面的顆粒尺寸由10nm增加到了15nm左右，樣品的晶格條紋明顯，具有很高的結(jié)晶度。
　　3.將一維ZnS/CdS-C納米復(fù)合材料應(yīng)用于降解有機(jī)污染物，詳細(xì)研究了焙燒溫度、溶液pH值對(duì)光催化性能的影響。ZnS/CdS-C在全譜光的條件下降解有機(jī)污染物(亞甲基藍(lán)(MB)、羅丹明B(RhB)、橙黃Ⅱ(OrangeⅡ)、伊文斯蘭(EB)、剛果紅(CR))20 min即可降解50％以上，

6、尤其MB可達(dá)80％，降解效率與商業(yè)二氧化鈦P25相當(dāng)，是ZnS-C材料的2倍。該材料在pH值2～11的環(huán)境中，連續(xù)6次重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)，降解污染物的效率都在70％以上。該材料降解不同的污染物在2h內(nèi)，降解效率在90％以上。本文對(duì)該材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系做了探究，高分散性和較大的比表面積能夠使催化劑與反應(yīng)物接觸充分，ZnS和CdS形成異質(zhì)結(jié)促進(jìn)了光生電子-空穴的分離，C又具有良好的導(dǎo)電性，能夠?qū)a(chǎn)生的電子傳遞至材料表面。良好的光催化活性和穩(wěn)定