改性半导体材料的制备及其光诱导特性的研究
半导体的光诱导特性主要包括光催化特性和光生伏特效应。其中半导体的光催化特性常被用来降解水体污染物，而近年来因为光生伏特效应在腐蚀与防护领域中出现的新的研究方向—光生阴极保护而使半导体材料的研究倍受关注。宽禁带半导体是目前最常用、研究最广泛的有光诱导特性的半导体材料。然而宽禁带半导体材料仅对紫外光有响应,而且电子和空穴的复合率大，大大限制了其性能的提高。可以通过各种方式对半导体材料进行改性以弥补这一缺点。 本论文主要以 ZnO, TiO2宽禁带半导体材料为研究对象，通过不同手段对其进行改性以增强其光诱导特性。结合扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、紫外可见漫反射分光光度计以及电化学工作站等测试手段对制备材料进行形貌、结构和性能的表征。本论文研究内容主要分为以下三个部分： （1）成功制备了空心棒状ZnO/CdS微纳米材料，并将其用于罗丹明B（RhB）的光催化降解。以枯草杆菌为模板采用沉淀法制备了空心棒状ZnO，然后用水热法将CdS成功修饰到ZnO表面，制备了空心棒状ZnO/CdS催化剂。催化剂很好地复制了枯草杆菌的形貌特征，且比表面积达23.37m2/g，对光的吸收强度明显增强。经测试160 min模拟太阳光照射后空心棒状ZnO/CdS对罗丹明B的光降解率达92.7%。 （2）成功制备了MnS/TiO2纳米复合光阳极，并将其用于对304不锈钢的光生阴极保护。经两步阳极氧化制备了TiO2纳米管，以其为基体用连续离子层吸附与反应（SILAR）的方法修饰 MnS，制得 MnS/TiO2纳米复合光阳极。所采用的 Mn2+及 S2-浓度均为0.01 mol/L。SILAR最佳循环次数为40次。光照下与MnS/TiO2复合光阳极相连的304不锈钢的开路电位达-0.74 V，停止光照时的开路电位为-0.48 V，瞬态光电流密度达60μA/cm2，对304不锈钢有很好的光生阴极保护作用。 （3）初步探究制备了NiSe2/TiO2复合光阳极，并将其用于对304不锈钢的光生阴极保护。用循环伏安电沉积法在TiO2纳米管上修饰NiSe2，成功制得NiSe2/TiO2复合光阳极。循环伏安电解液由SeO2的盐酸水溶液 NiCl2水溶液混合而成。光照下与NiSe2/TiO2复合光阳极相连的304不锈钢的开路电位达-0.8V左右。停止光照时的开路电位为-0.4V左右，瞬态光电流密度达280μA/cm2，对304不锈钢有很好的光生阴极保护作用。
改性半导体;光诱导特性;微纳米材料;沉淀法;光生阴极保护
山东科技大学
硕士
化学工艺
葛圣松
2016
中文
TN304.2;TB383
72
2019-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）