CdS基半導(dǎo)體光催化劑的制備與性能研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源危機日益嚴重，利用可再生資源解決環(huán)境污染和能源危機已經(jīng)成為人們研究的熱點之一。半導(dǎo)體光催化技術(shù)能解決水污染，而且是利用的太陽能這種可再生的清潔能源，因而受到人們的廣泛關(guān)注。CdS是一種能夠被可見光激發(fā)的半導(dǎo)體材料，而且擁有優(yōu)異的光催化性能，因而受到了廣泛的研究。而貴金屬可以和半導(dǎo)體形成異質(zhì)結(jié)促進光生電子的轉(zhuǎn)移，Ag由于比其他貴金屬價格更廉價而得到了廣泛的研究。Cu2O是一種高效、廉價、無毒、易制備的光催化劑，而且其價帶和導(dǎo)

2、帶與CdS的價帶和導(dǎo)帶交錯排列，二者復(fù)合獲得的材料有利于電子空穴對的分離，從而提高光催化效率。鑒于以上材料的優(yōu)點，本實驗使用水熱法，成功地制備出了高效的復(fù)合光催化材料。在其結(jié)構(gòu)、形貌、光學性能表征的基礎(chǔ)上，研究了其光催化性能，探討了光催化效率提高的機理。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用水熱法，通過控制硫脲濃度的變化，制備了不同形貌的CdS，研究了溫度、時間、不同溶劑對CdS形貌的影響。發(fā)現(xiàn)當Cd/S=1∶2時，制備的是樹枝狀Cd

3、S;當Cd/S=1∶5時，得到樹枝狀和球狀的CdS混合物;而當Cd/S=1∶10時，可得到球狀的CdS。同時發(fā)現(xiàn)乙二胺充當溶劑時可以導(dǎo)致線狀CdS的形成，依據(jù)表面形貌變化的規(guī)律分析，提出了CdS納米產(chǎn)物的生長機理。
　　(2)采用微波輔助多元醇法和水熱法合成了Ag/CdS異質(zhì)結(jié)光催化劑，通過對其形貌、晶體結(jié)構(gòu)的表征，發(fā)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)是由CdS顆粒包裹Ag納米線組成的核殼結(jié)構(gòu)，并提出了異質(zhì)結(jié)的形成機理。光催化對比實驗表明，Ag/CdS異質(zhì)

4、結(jié)的光催化性能要明顯高于純CdS的光催化性能。通過對其光學性能和能帶結(jié)構(gòu)的分析，得出光催化性能的提高主要是由于光生電子從CdS轉(zhuǎn)移到了Ag線上，而光生空穴依舊在CdS的價帶中，光生電子和空穴就得到有效的分離，從而提高了光催化效率。
　　(3)采用水熱法和化學浴沉積法制備了CdS/Cu2O異質(zhì)結(jié)光催化劑，通過對CdS/Cu2O異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和形貌的表征，發(fā)現(xiàn)CdS/Cu2O異質(zhì)結(jié)是由直徑在100～200納米的Cu2O納米球附著在CdS