光電協(xié)同作用下TiO-,2--CdS薄膜體系的單-雙光束誘導(dǎo)光催化研究.pdf

1、TiO2光催化技術(shù)具有重要的應(yīng)用前景，是國(guó)際上廣泛研究的課題。然而，由于TiO2的光生載流子的復(fù)合速度快，量子產(chǎn)量低，禁帶寬度較大，光譜響應(yīng)范圍窄，不利于太陽(yáng)光中可見(jiàn)光部分的有效利用，這些都嚴(yán)重限制了TiO2光催化材料的廣泛應(yīng)用。因此，為了提高催化效率和利用可見(jiàn)光，本文開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究工作： (1)采用反應(yīng)磁控濺射法制備出銳鈦礦納米TiO2薄膜，通過(guò)UV-Vis光譜、XRD、SEM、FE-SEM和Raman等測(cè)試技術(shù)對(duì)樣

2、品進(jìn)行表征，確定用來(lái)做光催化實(shí)驗(yàn)的TiO2薄膜的制備條件是：基片溫度為290℃，濺射時(shí)間為60 min。這時(shí)制備出的TiO2薄膜膜厚適中、禁帶寬度為3.21 eV、致密、平整、光滑、晶粒分布均勻。 (2)采用CBD法制備出納米CdS薄膜，通過(guò)UV-Vis光譜，XRD、SEM、FE-SEM和Raman等測(cè)試技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行表征，確定用來(lái)做光催化實(shí)驗(yàn)的CdS薄膜的制備條件是：油浴溫度80℃，pH 10，沉積時(shí)間120 min，Cd2+

3、/S2-=2:25。此條件下可制備出致密、平整、光滑的納米CdS薄膜，其晶粒大小大約40 nm。 (3)采用自制光電催化反應(yīng)裝置，比較了TiO2、CdS和TiO2-CdS薄膜的光催化和光電催化效果，進(jìn)行了以TiO2薄膜為工作電極，CdS薄膜為對(duì)電極的TiO2-CdS薄膜體系的恒電流電場(chǎng)作用光催化研究，考察了單光束紫外光照射TiO2薄膜、可見(jiàn)光照射CdS薄膜和雙光束誘導(dǎo)光電協(xié)同作用光催化性能，最后對(duì)TiO2-CdS薄膜體系在施加系

4、統(tǒng)恒電流和恒電位的光電催化實(shí)驗(yàn)做了詳細(xì)研究。結(jié)果表明，光電催化的降解效率明顯高于光催化效率，TiO2-CdS薄膜雙光束誘導(dǎo)光(電)催化效率明顯優(yōu)于單光束TiO2薄膜和CdS薄膜的光(電)催化活性之和，同時(shí)，在負(fù)恒電流和正偏壓的電場(chǎng)作用下，可將TiO2薄膜上的電子反向抽取到CdS薄膜上，隨電流和電壓絕對(duì)值的增加，其光催化效率增強(qiáng)。 (4)通過(guò)對(duì)光電催化前后的TiO2薄膜和CdS薄膜進(jìn)行表征，同時(shí)測(cè)試TiO2薄膜的V-I曲線和光催化