ZnS基納米復(fù)合材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化劑因環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點在環(huán)境治理，特別是在水體有機污染物降解方面發(fā)揮了巨大的作用。在眾多半導(dǎo)體光催化劑中，ZnS因具有優(yōu)異的性能備受人們的關(guān)注。但ZnS半導(dǎo)體材料因具有較寬的禁帶，只對紫外光有響應(yīng)，致使ZnS對太陽光的利用率較低。近年來，通過摻雜或復(fù)合來提高半導(dǎo)體光催化劑對污染物的降解效率已成為催化領(lǐng)域研究的熱點之一。
　　在本文中，我們以硫化物半導(dǎo)體材料為主體進行研究，采用水熱法、高溫煅燒、離子交換等方法，結(jié)合材料本身的

2、容度積等物理化學性質(zhì)，制備了CdS/ZnS納米片，Co、Mn共摻雜ZnS納米球，ZnO/CdS/ZnS納米球等納米復(fù)合材料，并對制備的產(chǎn)物進行光催化活性研究。主要包括以下3個方面：
　　(1)CdS/ZnS納米片的制備及光催化活性研究：通過水熱法制備ZnS(en)0.5前驅(qū)體，以ZnS(en)0.5前驅(qū)體和氯化鎘為原料，利用離子交換法和水熱法成功制備了CdS/ZnS納米片。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis、TEM等對樣品的

3、組成、結(jié)構(gòu)及形貌進行表征。XRD結(jié)果表明，隨著鎘摻雜量的增加，CdS/ZnS納米片的衍射峰依次向小角度方向移動，說明我們所制備的樣品是ZnS和CdS的復(fù)合材料，而不是ZnS和CdS的物理混合；從SEM圖像可清楚的觀察到ZnS(en)0.5前驅(qū)體和CdS/ZnS納米片是由厚度均勻的納米片組成。之后，以CdS/ZnS納米片為光催化劑，甲基橙為模擬污染物進行光催化降解實驗。實驗結(jié)果表明，當Cd/Zn的摩爾比等于0.8時（即CZ0.8)，片狀C

4、dS/ZnS納米復(fù)合材料具有最好的催化活性，將10mg樣品CZ0.8加入到50ml甲基橙水溶液（濃度為10mg/L）中，在可見光下照射60min，甲基橙溶液的降解率為99％。
　　(2)Co、Mn共摻雜ZnS納米球的制備及光催化活性研究：首先利用水熱法制備Mn摻雜ZnS納米球，然后通過離子交換法摻雜第三種金屬離子Co，制備Co、Mn共摻雜ZnS納米球復(fù)合材料。利用XRD、UV–Vis及SEM等對所得樣品進行表征。SEM圖表明樣品是

5、由許多直徑在400nm左右的球形顆粒組成。之后，分別以ZnS，Co摻雜ZnS，Mn摻雜ZnS和Co、Mn共摻雜ZnS納米球為光催化劑，甲基橙水溶液為模擬污染物，進行光催化降解實驗。實驗結(jié)果證明，Co、Mn共摻雜ZnS納米球具有最好的催化活性，當向50ml甲基橙水溶液（濃度為3mg/L）中加入20mg此催化劑，可見光照射下，90min的降解率為96.7%。
　　(3)ZnO/CdS/ZnS納米球的制備及光催化活性研究：通過水熱法制備

6、ZnS納米球，以ZnS為基礎(chǔ)，分別利用高溫煅燒、離子交換等方法制備CdS/ZnS納米球和ZnO/CdS/ZnS納米球。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等對其組成、形貌和性能進行表征。SEM圖顯示樣品ZnO/CdS/ZnS是由許多粒徑均一、表面粗糙的納米球組成。之后以甲基橙為模擬污染物，對四種樣品的光催化性能進行研究。結(jié)果表明，ZnO/CdS/ZnS納米球具有最好的催化活性，將20mg ZnO/CdS/ZnS納米球分散到50ml1