金屬硫化物及其復合材料的可控制備及光催化性能研究.pdf

1、眾所周知，環(huán)境污染給人類的健康及日常生活帶來了越來越大的影響，引起了社會的普遍關注，特別是水污染。在過去的幾十年中，傳統(tǒng)的污水處理方法物理吸附、微生物降解和化學處理發(fā)揮了很重要的作用。這些方法共同的缺點是耗能高、效率低、處理周期長、二次污染嚴重，很大程度上阻礙了其在實際生產(chǎn)生活中大規(guī)模推廣和使用。因此，亟需尋找一種既環(huán)保節(jié)能又環(huán)境友好型的污水處理技術。在研究的過程中，光催化技術引起了科學家們的普遍關注。該技術的核心是光催化劑，而過渡金屬

2、硫化物是一類具有高效光催化性能的催化劑，在降解污水中的有機污染物和還原重金屬離子等方面具有重要的應用價值。本文圍繞溶劑熱輔助合成不同金屬硫化物納米復合材料及其光催化性能研究展開工作，著重研究了金屬硫化物納米材料的制備過程以及所制備材料的光催化降解有機污染物的性能。本文主要從以下幾個方面進行研究:
　　1.溶劑熱合成花瓣狀CdS-C核-殼納米復合結(jié)構(gòu)及光催化性能研究
　　本章節(jié)介紹了通過新穎的一鍋溶劑熱法制備了大小均一、形貌一

3、致、單分散性好的花瓣狀CdS-C核-殼納米復合球，并且對光催化降解有機污染物的性能進行了測試。采用這種方法制備的復合材料具有很好的均勻性和分散性，C層的厚度可以通過改變葡萄糖的量來控制。此外，光催化性能測試表明在相同測試條件下，這些納米復合結(jié)構(gòu)在可見光照射下表現(xiàn)出較單純CdS納米結(jié)構(gòu)更優(yōu)越的光催化性能，并對CdS納米顆粒與不同炭層的協(xié)同作用對光催化性能的影響做了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明，利用炭優(yōu)越的光吸收能力以及電子傳輸性能，CdS納米顆粒

4、與炭可以形成理想體系來提高光生電子與空穴的分離，同時又提高材料對可見光的吸收，進而提高了光催化效率。更有效地抑制硫化鎘的光腐蝕現(xiàn)象，從而增強材科本身的光穩(wěn)定性。
　　2.可控合成介孔BiVO4/Bi2S3空心鐵餅狀異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)及其光活性研究
　　本章節(jié)介紹了采用簡單的一步法制備了分等級結(jié)構(gòu)的BiVO4三維結(jié)構(gòu)，然后再以所制備的樣品作為自犧牲模板，利用水熱輔助的陰離子交換法得到尺寸均一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的介孔BiVO4/Bi2S3空心

5、鐵餅狀異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)。并且，可以通過改變反應物硫化鈉的濃度來調(diào)控BiVO4/Bi2S3異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中Bi2S3的含量。此外，光催化性能測試表明在相同測試條件下，在可見光照射下納米復合結(jié)構(gòu)均展現(xiàn)出比任何單一材料更高的光催化還原Cr(Ⅵ)活性。值得注意的是，本文中所介紹的方法為其它二元多孔非球形材料的制備提供了一種新的思路。
　　3.不同一維Bi2S3納米結(jié)構(gòu)的可控合成及光催化還原Cr(Ⅵ)的性能研究
　　本章節(jié)闡述了一種簡便的采

6、用乙醇輔助一步反應來合成高質(zhì)量、高產(chǎn)量的硫化鉍一維納米結(jié)構(gòu)的方法。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物的尺寸、形貌及結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)節(jié)反應體系中乙醇和水的比例來有效地控制，而且，硫源對于調(diào)控硫化鉍的形貌發(fā)揮著很關鍵的作用。所制備的硫化鉍納米線，由于具有高的縱橫比，因此同其它一維結(jié)構(gòu)相比展現(xiàn)出最高的光催化性能。另外，鹽酸洗滌后可以表現(xiàn)出良好的光催化循環(huán)性能和穩(wěn)定性。因此，一維硫化鉍納米結(jié)構(gòu)或許可以作為光催化劑用于污水處理當中，該方法可以廣泛的應用于合成具有不同應