氧缺陷CdWO4-CdS與WOx-TiO2異質(zhì)結(jié)的制備及光催化性能研究.pdf

1、 氧缺陷 缺陷 CdWO4/CdS 與 WOx/TiO2 異質(zhì)結(jié) 異質(zhì)結(jié)的制備及 制備及光催化性能 光催化性能研究 研究 Fabrication and Photocatalytic Performance of Oxygen-Defected CdWO4/CdS and WOx/TiO2 Heterojunctions 領(lǐng) 域：化學工程 研 究 生：賈旭 指導教師：張香文 教授 鄒吉軍 研究員 企業(yè)導師：朱維林 高級工程師 天津

2、大學化工學院 二零一六年五月摘 要 當前，能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為威脅人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題，而不斷發(fā)展的光催化技術(shù)有望實現(xiàn)太陽能的高效利用，解決能源和環(huán)境問題。構(gòu)建異質(zhì)結(jié)和引入缺陷是兩種有效的光催化劑改性策略，二者結(jié)合能夠為新型高效光催化劑的設(shè)計提供新的思路。 本文通過構(gòu)建氧缺陷 CdWO4/CdS 與 WOx/TiO2異質(zhì)結(jié)，探究了氧缺陷的引入對異質(zhì)結(jié)的光吸收和電荷傳遞能力的影響。 在溶劑熱條件下，以 W18O49 為前驅(qū)體合

3、成了氧缺陷 CdWO4/CdS 復合物，Cd 源加入量顯著影響復合物的組成和形貌。 實驗證明 W18O49轉(zhuǎn)化并形成 CdWO4是受到了反應(yīng)環(huán)境中 CH3COO? 和 NH4+的影響，而合成過程中的還原性環(huán)境使W18O49 的氧缺陷得以保留，從而使生成的 CdWO4 中含有氧缺陷。吸收光譜證明氧缺陷的存在促進了復合物的可見光吸收。 氧缺陷 CdWO4/CdS 復合物具有較高的光催化產(chǎn)氫活性和穩(wěn)定性，而 Pt 助催化劑的負載能更進一步提升

4、活性和穩(wěn)定性。對比實驗證明復合物的協(xié)同效應(yīng)是由氧缺陷引起的，而且良好的界面接觸也能夠促進界面間電荷傳遞。光電化學測試表明異質(zhì)結(jié)的形成和氧缺陷的存在有利于提高電荷分離效率，改善界面間電荷傳遞。通過自由基捕獲測試以及 Pt 沉積證明電荷傳遞遵循直接 Z 型異質(zhì)結(jié)機理，氧缺陷的存在有利于歐姆接觸的形成，對直接 Z 型異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建起到了關(guān)鍵作用。 通過溶劑熱的方法在 TiO2 上生長 WO3 納米點，并通過氫氣還原得到 WOx納米點修飾的 Ti