新型豐土元素半導體納米體系制備及其光催化與熱電性能研究.pdf

1、近些年來，環(huán)境污染和能源短缺正在通過大自然特殊的方式督促著人們尋找解決問題的途徑。在眾多解決環(huán)境污染的方法之中，將半導體納米材料應用于光催化這一方式受到科研工作者的重視。但是，半導體光催化技術中存在的一些缺陷限制了它的進一步推廣和應用，這些缺陷主要集中在空穴電子復合率高、可見光利用率低、催化劑回收困難等方面。針對上述缺陷，本文通過對兩種或多種單一半導體催化劑進行整合形成光催化異質結，將各單一半導體催化劑的優(yōu)勢互補，從而實現較高的光催化效

2、率。在本論文的實驗部分中，我們制備了兩種以廉價鐵酸鎳(NiFe2O4)為基體的光催化異質結。相比于單一的半導體，異質結在可見光下光催化降解四環(huán)素的效率明顯提高，同時它具有的磁性也使得循環(huán)回收成為可能。在應對能源短缺的領域中，熱電材料可以將熱能直接轉換成電能，為能源的儲存和再利用提供了新思路。在論文中，我們探究了兩種特殊形貌的豐土元素半導體硒化錫(SnSe)納米材料的制備方法，通過改變實驗條件和現代表征方法的輔助，初步研究了熱電性能，并對

3、其合成過程及合成機理進行了進一步的研究。
　　本論文的研究工作主要包括以下三個方面:
　　(1)通過水熱法和微波法的結合，成功制備了一系列不同質量比的NiFe2O4/Bi2O3異質結，并對制備出的樣品進行了一系列表征，研究了在可見光下降解四環(huán)素的降解動力學過程和降解效率。相比于純鐵酸鎳，純氧化鉍和其他質量分數的異質結，質量分數為50％NiFe2O4/Bi2O3的異質結表現出最優(yōu)的光催化降解活性。由于其優(yōu)異的磁性，該光催化劑便

4、于回收。同時，它的化學性質也很穩(wěn)定，多次循環(huán)使用后，催化效率沒有明顯降低。此外，還通過活性物種的捕獲實驗對NiFe2O4/Bi2O3異質結在光催化反應中可能的反應機理進行了探討。
　　(2)通過水熱法和化學還原方法的結合，成功合成了一系列不同質量比的NiFe2O4/CuO異質結，并對制備出的樣品進行了一系列表征，研究了在可見光下降解四環(huán)素的降解動力學過程和降解效率，相比于純鐵酸鎳，純氧化銅和其他質量分數的異質結，質量分數為30％的

5、NiFe2O4/CuO異質結表現出最優(yōu)的光催化活性。由于其優(yōu)異的磁性，該光催化劑便于回收。此外，還通過活性物種的捕獲實驗對NiFe2O4/CuO異質結在光催化反應中可能的反應機理進行了探討。
　　(3)通過不同堿液的使用成功合成了兩種特定形貌的硒化錫半導體納米材料，分別是珊瑚狀的納米簇和納米花。改變不同的反應條件（堿的種類、用量、抗壞血酸的用量、反應時間），使用XRD、SEM、TEM、HRTEM等表征手段分別對這兩種形貌的納米材料