半導(dǎo)體納米材料的可控合成及其光電應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)如今，環(huán)境污染和能源危機(jī)是人類共同面臨的世界性難題，而半導(dǎo)體光催化劑的深入研究為上述難題的解決提供了新的思路。金屬氧化物是一類物理化學(xué)性能優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，豐富的形貌、獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和可變的價(jià)態(tài)以及可調(diào)節(jié)的氧空穴濃度，這些為構(gòu)造性能獨(dú)特的新材料提供了廣闊的空間，在光學(xué)、光電子學(xué)、傳感器、光催化、染料敏化太陽能電池等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。所以，本論文旨在探討通過半導(dǎo)體納米材料的可控合成相應(yīng)提高材料的光催化性能。
　　1.通過簡單的離子交換

2、方法，我課題組制備出了一種新型的Bi2S3/BiOCl納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在擁有高活性的{001}面的BiOCl納米片的基礎(chǔ)上引入硫元素。Bi2S3/BiOCl納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料有著適宜的能量和結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系，有利于材料界面之間的電荷轉(zhuǎn)移。此外，我們還將催化劑材料擴(kuò)展至BiOBr，成功制備出新型的Bi2S3/BiOBr納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，同純相材料相比復(fù)合后材料在可見光下對(duì)RhB溶液的降解速率明顯提高，材料的催化活性顯著增強(qiáng)。所以，這種通過簡單的離

3、子交換的方法改變催化劑催化活性的成功嘗試無疑為其他半導(dǎo)體材料的制備和改性提供了新的解決方案。
　　2.我們用微波輻射的方法，將硝酸鉍溶解在一定濃度的甘露醇溶液中，通過調(diào)節(jié)復(fù)合物材料中不同鹵元素間比例，短時(shí)間內(nèi)制備出四方形狀，分散均勻，厚度僅有6 nm的BiOClxBr1-x納米薄片。借助TEM、AFM、EDS、和XRD等測試手段表征了樣品的形貌、厚度、組成成分和晶體結(jié)構(gòu)。我們不僅創(chuàng)新性的采用微波輻射的合成方法，提高了效率，節(jié)約了時(shí)

4、間，并且也實(shí)驗(yàn)探討了鹵元素間競爭對(duì)樣品材料響應(yīng)不同的光波長的影響。在可見光間接染料光敏化途徑和紫外光直接半導(dǎo)體激發(fā)途徑以及元素競爭途徑的協(xié)同作用下，BiOClxBr1-x催化劑樣品在低加入量條件下即展現(xiàn)了優(yōu)越的光催化性能?？傊?，我們的研究對(duì)未來納米材料的高效制備，二維納米光催化工程材料的發(fā)展以及全球環(huán)境保護(hù)等都有積極地推動(dòng)作用。
　　3.通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，三氯化鈦溶液的濃度以及金源的加入量，最終，我們采用TiCl3與HAuCl