宽光谱响应过渡金属硫化物基复合光催化剂制备与性能研究
发布时间：2021-06-23 01:51
过渡金属硫化物因为其本身的带隙特点,使其比其他光催化材料有着更好的宽光谱响应。并且过渡金属硫化物这类材料也在电学,光学,磁学和医学等领域都有着很大的研究和应用前景。同时,探究过渡金属硫化物作为光催化材料也是能源与环境领域中非常重要的课题之一。基于此,本文针对过渡金属硫化物及其复合材料进行了制备和表征,并探讨了其光催化降解性能。本文研究内容如下:本文以硫氰酸铵（NH4SCN）为硫源,二水乙酸镉（Cd（CH3COO）2·2H2O）为镉源,采用一步水热法合成了具有高活性面（002）晶面的新颖伞状硫化镉（CdS）单晶,并讨论了其生长机理。与此同时,也制备了具有不同形貌的CdS纳米球。分别通过XRD,SEM,TEM,UV-Vis DRS,PL与光电流测试来确定所合成样品的形貌,组成以及光电特性,并研究了其光催化降解性能。结果表明,在紫外（20 min）和可见光照射（80min）下,伞状CdS对罗丹明B的去除率分别为99.1%和99.3%。此外,尽管伞状CdS的粒径大于所合成的CdS纳米球,但由于其暴露的高活性...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化的反应机理图[8]
青岛大学硕士学位论文3优异的机械性能，还具有优异的光电特性，压电特性和热电特性。它的禁带宽度约在5eV，属于宽带隙的催化材料。二氧化锆主要包括三类晶相，分别为单斜，立方和四方晶相。低温下一般呈现单斜晶相，当温度超过1170℃时为四方晶相，当温度达到2370℃时变为立方晶相[26]。由于二氧化锆本身的热稳定性和压电性被广泛的应用于压电元件，耐火材料陶瓷，电子陶瓷和传感器等。同时纳米级的二氧化锆在高温染料，抛光和磨料材料，精密陶瓷方面也有应用[27-29]。由于二氧化锆具有优异的光电学性能以及对紫外光很高的光响应也被应用于光催化产氢，光催化降解有机染料。结合本身所具有的优异性质，二氧化锆在光催化和其他领域都将有着很大的发展前景。1.3.3g-C3N4g-C3N4是一种由C，N两种元素组成的具有类石墨相结构特点的高分子材料。其禁带宽度约为2.7eV，对可见光和紫外光都有着很好的光吸收响应能力并且有着优异的光催化性能[2,30-32]。由于g-C3N4具备层状结构，优异的光电特性和自身稳定性，又是新型非金属材料等诸多优点而受到广大科研工作者的关注。关于g-C3N4的制备方法目前有溶剂热合成法，固相反应法，浓硫酸化学剥离法，热聚合法，电化学沉积法等[33-35]。为了进一步提升g-C3N4的光催化活性，一般又通过进一步的形貌设计调控，比如为了提高g-C3N4的比表面积可进一步进行超声或剥离等手段以得到超薄纳米片等其他结构(片状g-C3N4形貌调控过程图如图1.2所示)，也可以对其掺杂或与其他材料制成复合型的光催化剂来提高活性。图1.2片状g-C3N4形貌调控过程图[34]。Fig.1.2Themorphologicalregulationprocessofflakeg-C3N4.
青岛大学硕士学位论文7到了空心的CdS，并且所得到材料展现出了很高的光催化效果。图1.3Pd@CdS/PdS光催化剂的模板法制备过程[45]。Fig.1.3TemplatepreparationprocessofPd@CdS/PdSphotocatalyst.1.4.3.3化学气相沉积法在过渡金属硫化物的制备中化学气相沉积法是一种新型的制备方法，在制备的过程中一般首先将反应物进行气化，然后转移到沉积区域，最后在特定的材料上(一般为固体材料)进行化学反应并沉积生成所需材料[55]。这种方法的优点在于使所制备的材料面积较大，粒度分布均匀，分散性好，可制备单层或多层的材料改善材料性能。如Jeon等[56]使用化学气相沉积法，通过在底部SiO2基板上进行等离子体表面处理和MoO3硫化，得到了大面积的MoS2膜(单层，双层和多层)，所制备材料具有很高的均匀性和结晶性。同时化学气相沉积法也有着制备成本高，制备的工艺的步骤比较复杂等缺陷。1.4.3.4固相反应法固相反应法也是一种常见的半导体材料合成方法，这种方法首先将反应物进行均匀混合，然后煅烧处理，最后得到产物[57]。使用固相反应法制备地样品形貌可控性差，但制备工序简单易行。1.5课题意义及研究内容1.5.1课题背景及意义近年来，能源匮乏与环境污染已成为当今世界急需解决的两个重要的问题。尤
本文编号：3243974
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化的反应机理图[8]
青岛大学硕士学位论文3优异的机械性能，还具有优异的光电特性，压电特性和热电特性。它的禁带宽度约在5eV，属于宽带隙的催化材料。二氧化锆主要包括三类晶相，分别为单斜，立方和四方晶相。低温下一般呈现单斜晶相，当温度超过1170℃时为四方晶相，当温度达到2370℃时变为立方晶相[26]。由于二氧化锆本身的热稳定性和压电性被广泛的应用于压电元件，耐火材料陶瓷，电子陶瓷和传感器等。同时纳米级的二氧化锆在高温染料，抛光和磨料材料，精密陶瓷方面也有应用[27-29]。由于二氧化锆具有优异的光电学性能以及对紫外光很高的光响应也被应用于光催化产氢，光催化降解有机染料。结合本身所具有的优异性质，二氧化锆在光催化和其他领域都将有着很大的发展前景。1.3.3g-C3N4g-C3N4是一种由C，N两种元素组成的具有类石墨相结构特点的高分子材料。其禁带宽度约为2.7eV，对可见光和紫外光都有着很好的光吸收响应能力并且有着优异的光催化性能[2,30-32]。由于g-C3N4具备层状结构，优异的光电特性和自身稳定性，又是新型非金属材料等诸多优点而受到广大科研工作者的关注。关于g-C3N4的制备方法目前有溶剂热合成法，固相反应法，浓硫酸化学剥离法，热聚合法，电化学沉积法等[33-35]。为了进一步提升g-C3N4的光催化活性，一般又通过进一步的形貌设计调控，比如为了提高g-C3N4的比表面积可进一步进行超声或剥离等手段以得到超薄纳米片等其他结构(片状g-C3N4形貌调控过程图如图1.2所示)，也可以对其掺杂或与其他材料制成复合型的光催化剂来提高活性。图1.2片状g-C3N4形貌调控过程图[34]。Fig.1.2Themorphologicalregulationprocessofflakeg-C3N4.
青岛大学硕士学位论文7到了空心的CdS，并且所得到材料展现出了很高的光催化效果。图1.3Pd@CdS/PdS光催化剂的模板法制备过程[45]。Fig.1.3TemplatepreparationprocessofPd@CdS/PdSphotocatalyst.1.4.3.3化学气相沉积法在过渡金属硫化物的制备中化学气相沉积法是一种新型的制备方法，在制备的过程中一般首先将反应物进行气化，然后转移到沉积区域，最后在特定的材料上(一般为固体材料)进行化学反应并沉积生成所需材料[55]。这种方法的优点在于使所制备的材料面积较大，粒度分布均匀，分散性好，可制备单层或多层的材料改善材料性能。如Jeon等[56]使用化学气相沉积法，通过在底部SiO2基板上进行等离子体表面处理和MoO3硫化，得到了大面积的MoS2膜(单层，双层和多层)，所制备材料具有很高的均匀性和结晶性。同时化学气相沉积法也有着制备成本高，制备的工艺的步骤比较复杂等缺陷。1.4.3.4固相反应法固相反应法也是一种常见的半导体材料合成方法，这种方法首先将反应物进行均匀混合，然后煅烧处理，最后得到产物[57]。使用固相反应法制备地样品形貌可控性差，但制备工序简单易行。1.5课题意义及研究内容1.5.1课题背景及意义近年来，能源匮乏与环境污染已成为当今世界急需解决的两个重要的问题。尤
本文编号：3243974
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