电沉积法制备硫族半导体复合薄膜及其光催化性能研究

发布时间：2022-01-03 16:13

　　光催化技术由于在光解水制氢和光降解有机污染物上的应用,成为解决能源和环境问题的最具潜力的方法之一。光催化剂是光催化技术的核心,所以研制具有高催化活性的光催化剂成为研究热点。现在较为成熟的光催化剂（如TiO2、ZnO等）,都是在紫外光照射下具有较高的活性,但是紫外光只占太阳光能量的4%,而可见光占43%,所以制备出高催化活性、高稳定性和廉价的可见光响应光催化剂是光催化技术得到广泛应用的关键。研制可见光响应光催化剂主要有四个策略：对紫外光响应催化剂的掺杂；有机染料敏化光催化剂；半导体复合型光催化剂；新型光催化剂（如硫族化合物半导体）。本论文从后两种策略着手,利用简单的电沉积法（ED）为制备手段,制备出了半导体复合薄膜CdS/CdSe、TiO2/CdSe和SnS/SnSe,以及新型的光催化剂AggSnS6,并对它们的光催化性能进行了测试。本论文主要包括以下几个部分：1.首先,使用化学浴沉积法（CBD）制备了CdS薄膜并在氩气下进行了退火,退火后薄膜的晶粒尺寸和吸光系数都增大。CdSe薄膜电沉积在CdS薄膜上,改变CdSe薄膜的电沉积时间,得到CdSe厚度不同的CdS/CdSe复合薄膜。该复合... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．３半导体光催化制氨体系示意图，（ａ）粉末悬浮体系：（ｂ）Ｚ型体系；（ｃ）光电化学体系??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｓｙｓｔｅｍｓ，?（ａ）?Ｐｏｗｄｅｒ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ?ｗａｔ巧?ｓｐ化ｔｔｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ；??Ｚ＿ｓｃｅｍｅ?ｗｒ?ｎｓｍｔｅｅｒｏｃｈｅｍａ?ｗａｔｒ?ｓｉ打ｉｎｓｓｔｅｍ??

光催化降解有机污染物有ｗ下一些优点Ｐ４＾：??（１）能耗低，反应条件温化在常温、常压进行，易操作，在紫外光和太阳光照射??下就可１＾｜发生反应；??（２）反应速度快，有机污染物可在几分钟到数小时内被完全破坏，避免了聚环产物??的生成；??（３）降解没有选择性，几乎能降解任何有机物；??（４）消除二次污染，矿化产物为无机离子，Ｃ〇２，?Ｈ２０；??（５）设备简单、光催化活性高，廉价，可连续工作，适用于各种特殊设计的反应器??系。??．２．３影响光催化效率的因素??光催化效率低下最主要原因是光催化反应的量子效率较低，半导体在光照下生成电??－空穴对，只有迁移到其表面和吸附的水分子或有机物分子作用才能起到催化作用，??－一

经过几十年的研究，紫外光响应光催化剂已经取得了较大的进展，得到较高的量子??效率，但是由于紫外光能量仅占太阳光谱的４％左右，而可见光的能量约占太阳光能量??的４３％（如图１．５），所Ｗ研制出具有稳定性好、活性高、价格便宜的可见光响应半导体才??能更好的利用太阳能，才是解决制氨和降解有机物问题的根本途径。现在制备可见光响??应光催化剂的策略有Ｗ下几个：对宽带隙的半导体进行惨杂，Ｗ降低其带隙；染料敏化；??复合半导体；新型的光响应半导体，主要为硫化物和磯化物。??紫外线可化化?近红外线??１．８；?Ｔ——??２?加?５００?巧０?１０００?１２５０?１５００?１７如?２０００?巧如?２５００??波长［ｎｍ］??图１．５太阳光光谱分布图??巧ｇｕｒｅ?１．５?Ｔｈｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｄｉｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｌ化?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??紫外响应半导体光催化剂一般是氧化物半导体，它们的导带能级由过渡态金属离子??的空轨道构成，价带能级主要由０的２ｐ轨道构成。所Ｗ渗杂一般有两种方法，一种是??通过渗杂过渡金属阳离子形成新的导带能级，渗杂改性研究的主体材料为Ｔｉ〇２和ＳｒＴｉ〇３。??一般據杂的金属离子有Ｒｈ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｎｂ等，由于单惨杂通常会形成光电子和空穴的复??合中也


本文编号：3566579