ZnS-CuS復(fù)合材料的制備及其可見光催化性能的研究.pdf

1、近年來，半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其在凈化污水方面的優(yōu)異性能而受到廣泛關(guān)注。該技術(shù)不僅可以降解有機染料，還可以殺滅細(xì)菌、病毒等有害微生物。但是，傳統(tǒng)的光催化半導(dǎo)體材料只能紫外光響應(yīng)，并且具有的高光生電子和空穴復(fù)合率，阻礙著半導(dǎo)體光催化技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此，研發(fā)可見光響應(yīng)、低光生電子和空穴的復(fù)合率的半導(dǎo)體光催化材料具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
　　半導(dǎo)體復(fù)合技術(shù)是提高半導(dǎo)體光催化劑催化效率的簡便、有效手段，復(fù)合可以使光生載流子有效分離或改

2、變半導(dǎo)體的能帶間隙。本論文研究了ZnS和CuS半導(dǎo)體復(fù)合材料的制備，探討了在氙燈(λ≧420 nm)照射下復(fù)合材料的對有機染料的降解性能和對細(xì)菌的殺滅性能。
　　采用簡便的共沉淀法制備了一系列的ZnS/CuS復(fù)合半導(dǎo)體材料，并通過XRD、TEM、UV-Vis漫反射、XPS等表征手段對ZnS/CuS納米復(fù)合物樣品進(jìn)行分析。物相和成分分析表明，所合成的復(fù)合樣品是由立方結(jié)構(gòu)的β-ZnS和六方結(jié)構(gòu)的CuS復(fù)合而成。由形貌表征結(jié)果可知復(fù)合物

3、樣品粒徑明顯小于納米CuS，而納米ZnS團(tuán)聚較為嚴(yán)重。UV-Vis漫反射結(jié)果顯示ZnS/CuS納米復(fù)合材料在可見光區(qū)域具有良好的吸收。
　　以亞甲基藍(lán)為模型染料，研究復(fù)合材料的可見光催化降解性能。在雙氧水助催化作用下，Zn0.3Cu0.7S復(fù)合光催化劑的光催化性能最佳，其在60min內(nèi)對MB的降解率達(dá)到99％以上；在同樣條件下，純CuS和純ZnS對MB的降解率分別為92.6%和15.2%，體現(xiàn)了復(fù)合材料的復(fù)合效應(yīng)。動力學(xué)研究表明催

4、化降解亞甲基藍(lán)的動力學(xué)滿足一級動力學(xué)，符合L-H模型。Zn0.3Cu0.7S復(fù)合材料經(jīng)五次循環(huán)催化實驗，降解率仍然可達(dá)95%以上，表明該復(fù)合半導(dǎo)體材料具有優(yōu)異的穩(wěn)定性能，可循環(huán)多次使用。
　　以大腸桿菌為模型細(xì)菌，研究了 Zn0.3Cu0.7S復(fù)合材料的可見光催化殺菌性能。研究發(fā)現(xiàn)：在可見光照射下，200mg/L的Zn0.3Cu0.7S復(fù)合材料在90min內(nèi)能完全殺滅7-log的細(xì)菌；而在此條件下，純ZnS幾乎不能殺滅細(xì)菌，純Cu