ZnS微-納米晶及其復(fù)合材料的可控合成及性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)化和人口的增長(zhǎng)，有機(jī)污染物造成的環(huán)境污染及持續(xù)的能源危機(jī)成為了擺在人們面前的一個(gè)世界性的課題。因此，半導(dǎo)體光催化作用因有著清潔高效的特點(diǎn)而受到了廣泛的關(guān)注。作為一種眾所周知的寬帶隙（~3.6 eV）多功能材料，ZnS因具有較負(fù)的導(dǎo)帶電勢(shì)和較快的光生載流子生成速率而被認(rèn)為是潛在的高效催化劑。值得注意的是，光催化作用與半導(dǎo)體尺寸、形貌、能帶等有密切關(guān)系。因此，通過材料合成工藝條件的探索來改善其光催化性能是一個(gè)非常有效的選擇。本課題主

2、要圍繞ZnS光催化劑的工藝與其結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)系進(jìn)行探究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以硫代乙酰胺（TAA）為硫源，采用簡(jiǎn)單的均勻沉淀法成功合成了具有不同尺寸的ZnS納米晶。研究了反應(yīng)溶液鋅硫比和pH值對(duì)ZnS納米晶結(jié)構(gòu)的影響，并利用甲基橙水溶液（MO）對(duì)其光催化活性進(jìn)行評(píng)估。研究結(jié)果顯示，在該實(shí)驗(yàn)條件下制得的ZnS產(chǎn)物均是純的立方相納米晶，而在pH=4， Zn/S為2:1時(shí)產(chǎn)物是分散的微球結(jié)構(gòu)。其中，pH=7，Zn/S為1:2時(shí)所

3、制備的 ZnS納米晶具有良好的分散性和最大的比表面積，并且展現(xiàn)了更加優(yōu)異的光催化降解能力。除此之外，光催化捕獲實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)超氧自由基（O2-）在MO的光催化降解中起著最主導(dǎo)作用。⑵基于均勻沉淀法合成ZnS納米晶工藝條件，采用微波水熱法合成了不同形貌的ZnS微球。研究了溶液鋅硫比、硫源和溫度與ZnS納米晶的物相、結(jié)構(gòu)和光催化活性的關(guān)系。研究結(jié)果顯示，以TAA為硫源所制備產(chǎn)物有更小的尺寸和更優(yōu)異的光催化活性。隨著 S2-含量的增加，ZnS產(chǎn)

4、物的尺寸逐漸減小且產(chǎn)物的光催化活性不斷增強(qiáng)。當(dāng)TAA為硫源，鋅硫比為2:1、1:1、1:2時(shí)，ZnS產(chǎn)物分別是線團(tuán)狀、多級(jí)球狀和顆粒狀結(jié)構(gòu)。其中鋅硫比為1:2，溫度為170℃時(shí)的產(chǎn)物因具有小的尺寸和好的分散性而表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化活性。在紫外光照射20 min后對(duì)甲基橙的降解率達(dá)到了98.6％。⑶以葡萄糖為碳源，利用簡(jiǎn)單的微波水熱法快速合成了表面沉積薄碳層的ZnS@C微球復(fù)合結(jié)構(gòu)粉體。在0~2 h范圍內(nèi)表面薄碳層厚度隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而