新型半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)可見(jiàn)光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化由于其在能源和環(huán)境方面的巨大應(yīng)用前景而受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光催化劑（如TiO2、ZnO、SnO2）的禁帶寬度都比較大，對(duì)太陽(yáng)光的利用非常有限。因此，設(shè)計(jì)合成新型可見(jiàn)光光催化劑成為了當(dāng)前光催化領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，而通過(guò)半導(dǎo)體-半導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)造異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合光催化劑是一種實(shí)現(xiàn)這一目的的有效手段。本學(xué)位論文以開(kāi)發(fā)新型可見(jiàn)光光催化劑為目的，采用半導(dǎo)體-半導(dǎo)體復(fù)合的方法分別合成了介孔CdS/層狀鈦酸鹽復(fù)合光催化劑、C3N4-Bi2W

2、O6復(fù)合光催化劑和C3N4-BiVO4復(fù)合光催化劑。使用X射線粉末衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜、紫外-可見(jiàn)漫反射光譜等技術(shù)對(duì)它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了表征。通過(guò)光催化降解染料對(duì)它們的光催化性能進(jìn)行了研究。具體工作如下:
　　1.采用先剝離-重組裝、再硫化的方法制備得到了介孔CdS/層狀鈦酸鹽復(fù)合光催化劑。所得復(fù)合光催化劑展現(xiàn)了增強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收能力和大的比表面積。此外，該材料含有兩種不同的孔結(jié)構(gòu)，分別源于鈦酸

3、鹽納米片的重堆積和CdS粒子的柱撐。可見(jiàn)光降解羅丹明B測(cè)試證明，相比原始層狀鈦酸鹽和鎘離子插層的層狀鈦酸鹽，介孔CdS/層狀鈦酸鹽復(fù)合光催化劑擁有更強(qiáng)的光催化活性。
　　2.采用水熱法將C3N4和Bi2WO6納米片復(fù)合到一起制備了C3N4-Bi2WO6復(fù)合光催化劑。透射電子顯微鏡揭示出C3N4和Bi2WO6之間形成了緊密接觸的界面。紫外-可見(jiàn)漫反射光譜證明得到的C3N4-Bi2WO6復(fù)合光催化劑相比純Bi2WO6在可見(jiàn)光區(qū)擁有更強(qiáng)

4、的吸收。這些杰出的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)賦予了復(fù)合光催化劑加強(qiáng)的光催化活性。值得注意的是，光催化活性最佳的0.5C3N4-0.5Bi2WO6復(fù)合光催化劑的甲基橙降解速率分別達(dá)到純C3N4和Bi2WO6的3倍和155倍。
　　3.采用水熱C3N4和BiVO4前驅(qū)體的方法合成了C3N4-BiVO4復(fù)合光催化劑。相比純C3N4，該材料的可見(jiàn)光吸收能力顯著加強(qiáng)。光催化測(cè)試進(jìn)一步證明了C3N4-BiVO4復(fù)合光催化劑擁有加強(qiáng)的可見(jiàn)光催化活性。此外，由捕