CdS-TiO2和Cu2O-CdS納米復合半導體的制備及其性能研究.pdf

1、半導體復合材料可有效避免光生電子和空穴的再結(jié)合,提高系統(tǒng)的電荷分離效果,擴展其光譜響應范圍,是目前光電催化材料的研究熱點。本論文采用化學沉淀法制備CdS/TiO2復合納米粒子、控電位法在AAO模板中制備CdS/TiO2同軸納米線陣列和Cu2O/CdSp-n結(jié)納米線陣列,并對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收特性和光催化性能進行了表征。
　　采用化學沉淀法制備了CdS/TiO2復合納米粒子。實驗結(jié)果表明:經(jīng)650℃熱處理的復合物是由銳鈦礦相T

2、iO2和六方相CdS組成的,復合物在400~550nm之間呈現(xiàn)出一個吸收帶,其吸收強度隨著CdS含量的增加而增強。光催化降解實驗表明,復合納米粒子表現(xiàn)出良好的光催化活性和穩(wěn)定性,其降解反應符合準一級反應動力學方程。光解水制氫實驗表明,復合納米粒子具有良好的可見光釋氫活性和穩(wěn)定性。
　　采用控電位法在AAO模板中制備出孔徑一致,排列整齊的TiO2納米管陣列,以此為基礎,在TiO2納米管內(nèi)沉積了CdS納米線,獲得CdS/TiO2同軸納

3、米線及其陣列。形貌及TEM線掃描表征表明,TiO2納米管中完全被CdS納米線填充,呈同軸納米線結(jié)構(gòu);同軸納米線外徑約100nm,壁厚約25nm,CdS納米線直徑約50nm。Mott-Schottky曲線測試可知,CdS納米線和TiO2納米管均為n型半導體。紫外可見吸收光譜表明,CdS/TiO2同軸納米線陣列的吸收光譜較純TiO2納米管陣列發(fā)生明顯紅移,在可見光區(qū)出現(xiàn)明顯的吸收峰,拓寬了TiO2的光譜響應范圍。降解實驗及光電性能測試表明,

4、與TiO2納米管陣列相比,CdS/TiO2同軸納米線陣列光照開路電位差值最大,在光催化和光電催化條件下降解羅丹明B溶液的降解效率顯著提高,4h后光電催化降解效率高達93.53％。
　　以AAO為模板,采用控電位法制備了Cu2O/CdSp-n結(jié)納米線及其陣列。最佳制備工藝條件為:制備Cu2O的電解液溫度為55℃、pH值為10、Cu2O沉積電量為1C、制備CdS的電解液溫度為50℃、CdS沉積電量為3C。Cu2O/CdSp-n結(jié)納米線