硫化鎘納米結(jié)構(gòu)的可控制備及光催化性能研究.pdf

1、硫化鎘(CdS)是一種典型的Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料，在常溫下，CdS的直接帶隙為2.4 eV。由于其獨特的非線性光學(xué)效應(yīng)，CdS納米材料在太陽能電池、發(fā)光二極管、生物標(biāo)記和光催化等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。納米材料的形貌和尺寸的變化對其許多方面的性質(zhì)都有影響，所以近些年來，調(diào)節(jié)和控制納米材料的形貌和尺寸已經(jīng)成為納米科學(xué)研究中非常重要的方面。本論文通過改變各種反應(yīng)條件控制合成了不同形貌的CdS納米結(jié)構(gòu)，研究了影響產(chǎn)物形貌的因素，產(chǎn)物的發(fā)光、

2、光催化等性質(zhì)。
　　 (1)采用一種操作簡單的水浴沉積法制備了環(huán)狀的CdS納米結(jié)構(gòu)。 XRD檢測結(jié)果表明CdS納米環(huán)的晶體結(jié)構(gòu)為六方相。SEM和TEM觀測結(jié)果顯示，CdS納米環(huán)的直徑約為200-250 nm，且納米環(huán)是由尺寸更小的納米顆粒組成的。HRTEM和SAED分析表明CdS納米環(huán)具有多晶的性質(zhì)。熒光光譜檢測結(jié)果顯示CdS納米環(huán)的發(fā)光峰位置大約在565 nm。通過對反應(yīng)過程中不同反應(yīng)時間的產(chǎn)物形貌的監(jiān)測和分析，提出了CdS納

3、米環(huán)的自組裝形成機(jī)理。
　　 (2)通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物用量、反應(yīng)物的濃度比和水浴溫度，得到了不同形貌的CdS納米結(jié)構(gòu)。分別研究了反應(yīng)物用量、反應(yīng)物的濃度比和水浴溫度對產(chǎn)物形貌的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)四水合硝酸鎘與硫脲的濃度之比為1∶1，1∶2.5和1∶5時得到的產(chǎn)物分別為納米顆粒、鏈狀納米結(jié)構(gòu)和環(huán)狀納米結(jié)構(gòu);當(dāng)四水合硝酸鎘與硫脲的濃度之比為1∶5，而依次增加二者的用量時，得到的產(chǎn)物分別為鏈狀納米結(jié)構(gòu)、環(huán)狀納米結(jié)構(gòu)和環(huán)狀納米結(jié)構(gòu);當(dāng)反應(yīng)溫度分別

4、為30℃，60℃和90℃時得到的產(chǎn)物分別為花狀結(jié)構(gòu)、環(huán)狀納米結(jié)構(gòu)和納米顆粒。通過分析實驗過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，溶液中S2-的濃度是影響產(chǎn)物形貌的關(guān)鍵因素。
　　 (3)選用羅丹明B作為目標(biāo)降解物，在可見光條件下測定了CdS納米顆粒、納米環(huán)和花狀結(jié)構(gòu)的光催化性能。光催化實驗結(jié)果如下:(a)在有光照的條件下羅丹明B會迅速地分解，而無光照時羅丹明B不會分解。(b)在沒有催化劑的條件下羅丹明B不會分解，而在有催化劑時羅丹明B會分解，