復(fù)合硫系(Cu,Zn)半導(dǎo)體材料的制備及其催化性能研究.pdf

1、有機污染物是一類普遍存在、具有長期危害性的環(huán)境污染物，用傳統(tǒng)方法很難處理。微納米硫化物半導(dǎo)體是近些年發(fā)展起來的一種新型催化材料，在解決環(huán)境污染方面具有廣闊應(yīng)用前景。而寬禁帶半導(dǎo)體催化材料TiO2、ZnO和ZnS只能被占有太陽光能量約5％的紫外光所激發(fā)。因此有必要開發(fā)可見光響應(yīng)的催化材料。由于材料的尺寸和形貌決定了其性能和應(yīng)用，所以可控合成硫化物半導(dǎo)體材料是其應(yīng)用的關(guān)鍵因素。本論文以水熱合成法為基礎(chǔ)，利用簡單反應(yīng)物可控合成出多種形貌的Cu

2、S微納米結(jié)構(gòu)及ZnS/CuS核殼結(jié)構(gòu)，并對產(chǎn)物的光學(xué)、熱學(xué)及催化性能進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下:
　　 第一，利用簡單的水熱合成法，在140℃下通過改變銅源和硫源的種類，在沒有使用任何表面活性劑的條件下，制備了花球狀、實心球狀、空心球狀、棒狀以及六方片狀等多種形貌的CuS產(chǎn)物。實驗結(jié)果表明，銅源和硫源的種類可以影響產(chǎn)物組成和形貌。產(chǎn)物CuS具有良好的光吸收性能，并且在波長為300nm的光激發(fā)下，在360nm和469nm處發(fā)射出紫外發(fā)

3、光峰和藍(lán)綠發(fā)光峰。催化實驗說明空心球狀CuS協(xié)同H2O2具有優(yōu)良的催化降解羅丹明B的性能。
　　 第二，以水熱合成法為基礎(chǔ)，通過改變CuCl2和Na2S反應(yīng)比制備出不同形貌的且不同化學(xué)計量比的銅硫化合物。分別討論了表面活性劑和反應(yīng)時間對產(chǎn)物形貌和組成的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cu2+/S2-的摩爾比對產(chǎn)物的組成和形貌具有重要影響。過多的硫源加入會使產(chǎn)物吸收光的能力降低，但對熒光發(fā)光性能影響不明顯。濕法催化過氧化實驗表明:Cu2+/S

4、2-反應(yīng)摩爾比為1/2的六方片狀產(chǎn)物具有最佳催化性能。Cu2+/S2-比為1/2的產(chǎn)物CuS-Cu7S4在H2O2存在的條件下能有效的催化降解羅丹明B，1小時后降解效率達(dá)99.7％。同時，探究了不同產(chǎn)物形貌和組成的形成機理。
　　 第三，在水熱反應(yīng)條件下制備了單分散ZnS微球，考察了反應(yīng)時間、硫源種類和反應(yīng)溶劑種類對產(chǎn)物ZnS形貌的影響。并通過陽離子交換反應(yīng)以CuCl2為銅源，成功制備了不同反應(yīng)時間下的球狀ZnS/CuS核殼結(jié)構(gòu)