光催化材料ZnS的带隙调控和修饰及其性能研究

发布时间：2020-07-04 20:36

【摘要】：随着生活中含有机物物质的广泛应用,如杀虫剂、染料、药物以及化妆品等途径的使用产生了大量的芳香族化合物。这些芳香族化合物通过食物链的堆积对人类健康和生态系统平衡都产生了很大的威胁。传统的光催化剂,如TiO_2因其价格低廉、无毒无害和制备简单等优点而备受关注,但也由于TiO_2只对紫外光响应而受到应用限制。因此,找到一种可见光驱动半导体光催化剂降解环境中的芳香族化合物显得尤为重要。可见光占太阳能总量的46%,为了充分利用太阳能以及提高光催化剂的光催化活性,很多致力于研究人员在探索无毒、可回收、性能优异的可见光光催化剂方面做出了许多努力。ZnS是一种n型半导体材料,由于其丰富的形貌、优良的物理性能以及独特的光催化性能引起了人们的广泛关注,但同时也由于其宽带隙限制了对可见光的利用效率。本文通过带隙工程控制半导体或复合材料的成分或晶体结构来改变ZnS的带隙,通过促进其光吸收性能,进而提高其可见光催化活性。具体研究内容如下:(1)采用一步溶剂热法通过调控Zn/Mo摩尔比制备带隙可调控的ZnS-MoS_2固溶体可见光催化剂。在实验体系中,通过调节不同的Zn/Mo摩尔比,合成了不同带隙宽窄、比表面积大小、光催化活性高低的ZnS-MoS_2固溶体。当Zn:Mo=30:1时,所合成的ZnS-MoS_2固溶体可见光催化性能最佳,且经过四轮循环实验后ZnS-MoS_2固溶体也表现出较好的稳定性。(2)为提高ZnS-MoS_2固溶体对太阳能中的可见光的利用效率,在合成过程中引入石墨烯,通过一步溶剂热法制备了rGO/ZnS-MoS_2复合材料。将所制备的复合材料通过降解邻硝基苯酚来探究其光催化性能,实验结果表明:当石墨烯的质量百分比为11%时,即11%rGO/ZnS-MoS_2复合材料的催化性能最好。在可见光下,对2-NP的降解效率达90.57%,对实际制药废水的COD去除率达74.05%。(3)采用一步水热法调控Zn/In摩尔比制备带隙可调控的Zn_(1-x)In_(2x/3)S固溶体可见光催化剂。经过对Zn/In原子比优化,Zn_(0.6)In_(0.27)S固溶体的光催化性能最佳,且对芳香族类化合物具有较好的降解效果。在可见光照射下,Zn_(0.6)In_(0.27)S固溶体对邻硝基苯酚、氯霉素、对硝基苯酚和头孢曲松钠的降解效率分别为97.10%、89.76%、96.01%和87.02%;在氯霉素、头孢曲松钠、2-NP和4-NP的最终降解液中可检测到NO_3~-的含量分别为0.619、0.667、2.912和1.703 mg/L;且氯霉素的最终降解液中还可检测到2.005 mg/L的Cl~-。此外,这四种污染物的降解路径也通过液质联用进行分析预测。另外通过大肠杆菌的毒性实验表明Zn_(1-x)In_(2x/3)S固溶体还有较好的生物解毒性。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O643.36;X787;O644.1
【图文】：

图 2-1 ZnS-MoS2的制备简易流程图Figure 2-1 Asimple flowchart for preparation of ZnS-MoS2 ZnS-MoS2固溶体材料的表征分析nS-MoS2固溶体的晶格结构是采用Cu-Kα辐射(λ=0.154056 nm)X射

ld娘Ie叫

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 崔磊;杨丽娟;高剑森;夏炜炜;;ZnS空心微球的制备及其光催化性能研究[J];人工晶体学报;2016年12期

2 徐琴;魏焕平;胡效亚;;基于ZnS量子点荧光淬灭-恢复方法测定还原型谷胱甘肽[J];分析化学;2013年07期

3 张雨;姜维维;王清海;荀其宁;李新开;;红外光学材料用ZnS粉体标准物质的制备[J];化学分析计量;2008年06期

4 焦志辉;张孝彬;程继鹏;陶新永;贺狄龙;;碳纳米管/ZnS复合材料的制备及其性能表征[J];无机材料学报;2008年03期

5 吴兆庆;ZnS光学多晶的热压工艺[J];航天工艺;1999年05期

6 宋雨欣;银恺;董欣然;;飞秒激光加工ZnS晶体沟槽形貌及其疏水性能研究[J];应用激光;2017年03期

7 苗蓉丽;;红外装置ZnS窗口崩边原因分析与工艺改进[J];理化检验(物理分册);2010年01期

8 郝鹏;张树玉;黎建明;杨海;苏小平;余怀之;刘伟;贺琪;;ZnS上金刚石膜的过渡层设计和附着力研究[J];红外与激光工程;2008年02期

9 唐建成;邓意达;李军;刘文胜;贺跃辉;;均匀沉淀法制备ZnS粉末的动力学[J];中国有色金属学报;2007年01期

10 白婷;叶景峰;刘晶儒;王晟;叶锡生;王立君;;利用脉冲准分子激光在ZnS上沉积类金刚石薄膜[J];中国激光;2007年07期

相关会议论文 前10条

1 曹慧敏;朱以华;杨晓玲;谭曦;李春忠;;静电纺丝技术制备ZnS量子点掺杂TiO_2纤维[A];颗粒学前沿问题研讨会——暨第九届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2009年

2 邱藤;何笑凡;宋春风;李效玉;;超支化聚合物与ZnS粒子在水中的相互作用与组装[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2009年

3 赵永彬;王峰;;ZnS／超支化聚酯纳米复合材料的制备及其光学性能的研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

4 曹化强;吴庆知;张四纯;张新荣;;单分散的ZnS微球二维自组装[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

5 朱专赢;白雪;田琳琳;屈建莹;;L-半胱氨酸包覆纳米ZnS量子点在测定牛血清白蛋白中的应用[A];河南省化学会2012年学术年会论文摘要集[C];2012年

6 邢闵;汪海燕;张莉;李世凤;;ZnS量子点的合成及其对色氨酸和酪氨酸传感研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第04分会：纳米生物传感新方法[C];2014年

7 岳爽;杨双霞;郭晓迪;杨旺;王连英;何静;;一维ZnS/碳量子点异质结构的制备及可见光催化性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第34分会：纳米催化[C];2014年

8 黄光伟;杨静;张红梅;;ZnS基底沉积类金刚石薄膜的研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

9 姚开胜;黄青玲;卢伟伟;李鑫莹;王键吉;;调节离子液体/水界面的性质用以ZnS纳米颗粒的可控合成和组装[A];河南省化学会2014年学术年会论文摘要集[C];2014年

10 王宁;李楠;王超群;余怀之;;红外光学材料ZnS物相含量的模拟计算[A];第十届全国青年材料科学技术研讨会论文集（C辑）[C];2005年

相关博士学位论文 前10条

1 菅文平;水溶性掺杂型ZnS纳米晶的微波合成及性质研究[D];吉林大学;2006年

2 Kamal Mahir Sulieman Khalil;半导体ZnO和ZnS纳米结构的制备与表征[D];华中师范大学;2007年

3 岳爽;新型一维ZnS-碳纳米复合材料的固相合成及光催化性能研究[D];北京化工大学;2016年

4 何瑜;基于Mn掺杂ZnS量子点的室温磷光传感[D];南开大学;2009年

5 吴峰;CdSe_xS_（1-x）和CdSe_xS_（1-x）/ZnS系列量子点的光谱与光学非线性特性研究[D];南开大学;2009年

6 韩东来;过渡族金属掺杂ZnS基纳米复合材料的制备、性质及应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2016年

7 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年

8 武祥;ZnO和ZnS一维纳米材料的合成与微观结构[D];哈尔滨工业大学;2008年

9 新梅;水热合成ZnS超细材料的白光及X射线发光研究[D];大连海事大学;2010年

10 王彩凤;ZnS、ZnS:Mn纳米材料的制备及其光电器件性能研究[D];曲阜师范大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡秀芬;光催化材料ZnS的带隙调控和修饰及其性能研究[D];南昌航空大学;2019年

2 易森;纳米ZnS基光催化剂制备及在海洋柴油污染处理中应用[D];大连海洋大学;2018年

3 张东东;ZnS微/纳米晶及其复合材料的可控合成及性能研究[D];陕西科技大学;2017年

4 刘晋;硫化锌（ZnS）量子点的制备及特性研究[D];内蒙古大学;2015年

5 朱专赢;功能化ZnS量子点在头孢类抗生素检测中的应用[D];河南大学;2014年

6 董冬青;ZnS及其掺杂量子点的制备与荧光性能研究[D];天津理工大学;2008年

7 安海萍;稀土掺杂ZnS量子点的制备与发光性能研究[D];天津理工大学;2007年

8 翟英歌;ZnS基荧光共振能量转移体系光学特性研究[D];长春理工大学;2016年

9 马旭;N型准一维ZnS纳米带的可控合成及肖特基器件的研究[D];合肥工业大学;2015年

10 牛毅君;不同元素掺杂ZnS系统的第一性原理研究[D];河南师范大学;2014年

本文编号：2741561