硫化镉基复合材料的制备及其光催化性质研究

发布时间：2021-11-10 23:18

　　硫化镉（CdS）基复合材料由于可见光响应好,催化效率高,成本低廉等优点在光催化领域展现出极高的应用潜力。本论文主要利用溶剂热法等方法合成了一系列CdS基复合材料并探讨了其光催化产氢的性能及光催化反应机理。由于禁带宽度改变,催化活性位点数量增加等因素共同影响,通过控制CdS基复合材料形貌,与其他材料构筑异质结构,形成固溶体等方法对光催化剂进行改性过后,其光催化产氢性能有了明显提高。具体研究内容如下:不同结构的二硫化钼（MoS2）负载的CdS纳米棒与还原氧化石墨烯（rGO）异质结构的合成及其光催化性能研究:通过溶剂热法和超声法构筑了不同结构的MoS2（2H-MoS2,1T-MoS2及无定型MoS2）负载的CdS纳米棒与rGO异质结构并将其应用于光催化产氢。通过一系列表征,异质结构具有两种光催化反应通道并且光催化产氢性能得到明显提高。异质结构中,XPS结果显示不同结构的MoS2作为助催化剂为光催化产氢提供不同种类的反应活性位点,rGO的加入则改善了载流子运输。通过比较三种异质结构说明,合适的能带结构,高活性反应位点,改善电子空穴的分离与运输对光催化活性的提升有明显影响。含有丰富空位的MoSe... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

纤锌矿硫化镉(a)和闪锌矿硫化镉(b)的晶体结构，大的红球代表Cd，小的绿球代表S[16]

硫化镉基复合材料的制备及其光催化性质研究2通过模拟计算可知，纤锌矿硫化镉的带隙为2.4eV，闪锌矿硫化镉为2.3eV，这使得硫化镉被看做一种极有前途的可见光催化剂，可用于光催化制氢，光催化降解，光催化还原二氧化碳等多个方向[17]。通常情况下，硫化镉的吸收带边位于516nm左右，这使得硫化镉对于可见光具有极好的吸收性能[18-21]。1.1.2硫化镉的形貌图1.2不同形貌的CdS示意图[115]根据生长环境的不同，CdS可以生长成不同的形貌，包括零维量子点，一维纳米棒，二维纳米片，三维纳米球等（图1.2）。不同形貌的CdS由于暴露晶面，结晶性等方面的差异而具有不同的光催化活性。图1.3(a)CdS量子点的TEM照片；(b)CdS量子点对亚甲基蓝染料的降解效率；(c)不同PH值下CdS量子点降解效率；(d)CdS量子点降解机理示意图[25]零维的CdS量子点由于粒径较小且激发光谱宽，使得其发射光谱覆盖范围较大[22-24]。CdS量子点的量子尺寸效应可以控制其能级的变化，随着量子点尺寸的减小，CdS的带隙不断增加，其吸收谱和发射谱发生蓝移。然而，零维的CdS量子点稳定性较差，环境变化时极易团聚，这使得它在光催化领域的应用受到极大限制。为了解决这一问题，Preethy等人使用polyvinylpyrrolidone作为配体，合成了可以在水溶液中为稳定存在的

硫化镉基复合材料的制备及其光催化性质研究2通过模拟计算可知，纤锌矿硫化镉的带隙为2.4eV，闪锌矿硫化镉为2.3eV，这使得硫化镉被看做一种极有前途的可见光催化剂，可用于光催化制氢，光催化降解，光催化还原二氧化碳等多个方向[17]。通常情况下，硫化镉的吸收带边位于516nm左右，这使得硫化镉对于可见光具有极好的吸收性能[18-21]。1.1.2硫化镉的形貌图1.2不同形貌的CdS示意图[115]根据生长环境的不同，CdS可以生长成不同的形貌，包括零维量子点，一维纳米棒，二维纳米片，三维纳米球等（图1.2）。不同形貌的CdS由于暴露晶面，结晶性等方面的差异而具有不同的光催化活性。图1.3(a)CdS量子点的TEM照片；(b)CdS量子点对亚甲基蓝染料的降解效率；(c)不同PH值下CdS量子点降解效率；(d)CdS量子点降解机理示意图[25]零维的CdS量子点由于粒径较小且激发光谱宽，使得其发射光谱覆盖范围较大[22-24]。CdS量子点的量子尺寸效应可以控制其能级的变化，随着量子点尺寸的减小，CdS的带隙不断增加，其吸收谱和发射谱发生蓝移。然而，零维的CdS量子点稳定性较差，环境变化时极易团聚，这使得它在光催化领域的应用受到极大限制。为了解决这一问题，Preethy等人使用polyvinylpyrrolidone作为配体，合成了可以在水溶液中为稳定存在的


本文编号：3488139