基于苝酰亚胺衍生物/硫化锑有机-无机复合材料的制备与应用

发布时间：2020-12-18 15:27

　　硫化锑是一种高度各向异性的无机半导体材料,由于它合适的光谱范围,较好的光敏感性以及优良的电化学性能而备受关注,具有新颖形貌结构的硫化锑材料往往拥有独特的性能,在许多领域有新的应用。因此,实现硫化锑晶体纳米材料的形貌可控合成技术从而获得优异性能的硫化锑材料已成为研究领域的热点之一。本文设计,合成了多种微观形貌不同的纯硫化锑以及有机-无机复合硫化锑材料,并应用于光催化以及水合肼的电化学检测:通过溶剂热反应制备了一系列纯硫化锑以及苝酰亚胺衍生物/硫化锑有机-无机复合材料,产物的形貌有棒状、簇状、海胆状等三维自组装结构。采用改变时间、加入晶体生长导向剂等方法探究硫化锑晶体生长过程和典型形貌,使用扫描电镜、透射电镜、红外吸收光谱、EDS能谱、拉曼光谱等手段观察材料的微观尺度和形貌,晶体结构以及化学组成,以确定所得材料为目标预期产物。此外,使用紫外吸收光谱和电化学方法分别探究该类复合材料对于罗丹明B污染物的吸附降解效果以及对水合肼的检测效果,实验表明未加导向剂的纯硫化锑产物对罗丹明B有显著的吸附-降解效果。带有羧酸的苝酰亚胺衍生物对硫化锑的生长有显著影响作用生成独特形貌的自组装结构,同时使产物具有... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

硫化锑的晶体结构

燕山大学工学硕士学位论文-2-1.1.2硫化锑材料的应用具有正交晶体结构的硫化锑(Sb2S3)是一种重要的半导体材料，它广泛存在于自然界中的辉锑矿中，地壳含量非常丰富，在工业生产中为控制生产成本提供了极大可能。由于它的带隙（1.78-2.5eV）涵盖太阳光谱中可见光和红外区域以及良好的光伏特性[2]常常被应用于光电转换、热电冷却[3]、传感器[4]、光催化[5]等领域，由于其合适的能带间隙以及优异的电荷传输性能，目前Sb2S3材料最主要的用途是敏化太阳能电池方向，基于Sb2S3敏化的太阳能电池的工作原理和传统的基于全固态染料敏化太阳能电池有一定区别。首先光敏化层Sb2S3可以吸收光能产生光生电子，在多孔结构的器件之中，这些光生电子会注射到多孔的n型半导体导带上，最后经过多孔结构半导体传输到导电玻璃上；在平面结构器件中，Sb2S3既充当吸收层的角色，又可以作为传输层，材料内的光生电子是经Sb2S3吸收光能产生的，然后再通过自身传到至导电玻璃上。无论器件是多孔结构的还是平面结构，与光生电子一同产生的光生空穴都可以通过空穴传输材料传输到金属电极上。2009年，Hoed[6]课题组使用固态无机物CuSCN作为空穴的传输材料代替之前液体电解质，用Sb2S3作为电池的吸光材料，纳米多孔形态TiO2作为电子传输介质，制备了结构如图1-2（a）所示全固态Sb2S3敏化太阳能电池，获得了高达接近80%的外量子效率，如图1-2（b）所示，以及3.37%的光电效率。而且固态空穴传输材料使Sb2S3敏化太阳能电池稳定性得到大大提高，这一突破的实现使全固态Sb2S3材料敏化太阳能电池成为了新的研究热点。图1-2（a）Sb2S3敏化电池的结构图以及（b）敏化电池入射光子转换效率曲线考虑到半导体材料带隙和器件的各种应用性能受材料的结晶性，材料颗粒形状

燕山大学工学硕士学位论文-6-图1-3（PDIs/TcCuPc）材料的催化机理示意图1.3.2水合肼电化学检测技术基本现状水合肼作为一种无色的、水溶性易挥发的二元胺被应用于许多不同工业领域，包括摄影、燃料、制药、火箭航天器燃料、爆炸物、杀虫剂等[25]。它的缺点是具有很强的还原性、腐蚀性而且是一种毒性很强的致癌物，严重接触水合肼引发的症状包括：眼睛和鼻子的灼伤，短期内视力丧失，眩晕，呕吐，呼吸道水肿和意识丧失。长期暴露在含有肼的环境中也会对肝肾功能产生严重影响。同时神经中枢也会受到肼的破坏，导致失去意识。当肼被通过皮肤吸收时，它会产生苛性烧伤并且还会阻碍体内血液的产生[27]。很多存在水合肼毒性和对人体健康以及生活有害的环境中，迫切需要简单可靠的对痕量水合肼进行检测的手段，工业上常用的肼检测方法包括滴定法[28]，电位滴定法[29]，分光光度法[30]和色谱法[31]，这些方法大多成本高，采样耗时较长且分析技术有限。相反，电化学传感方法操作简单，响应快速而且具有高的灵敏度，选择性和可靠性，然而，传统裸电极的检测方法容易受到被检测物的污染可重复性较差，化学修饰电极由于自身灵活性高，重复性高的特点为解决这些问


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