一维超结构硫化物复合光催化剂的构筑及其性能研究
半导体异质结（n-n异质节，p-n异质结）具有特殊的能带结构，它能有效抑制光生电子和空穴的复合，因而成为光催化产氢的研究热点。其代表之一是以硫化镉作为异质结组分之一的光催化剂，因其满足了可见光光解水产氢的各项条件，该类材料的研究备受关注。一维纳米材料可以有效输运载流子，二维纳米材料具有大的比表面积。构筑能带结构匹配的一维/二维超结构异质结可以集成维度与异质结的优点，获得高效的光催化活性。然而，由于不同维度纳米单元间的生长模式差异，合成多维异质纳米结构材料仍是一个巨大难题。基于此，在本论文中，我们选取一维硫化镉纳米线作为载体，发展了两种新策略用于合成多维、多组分 CdS 基复合光催化剂，并系统研究了它们的光催化性能。主要内容包括： （1）利用CdS纳米线的空间限域效应及乙二醇络合剂对CdS中Cd2+离子的释放调节作用，以InCl3?4H2O，L-半胱氨酸作为原料，通过溶剂热反应，在200℃下反应1小时成功合成了CdIn2S4/CdS一维超结构。产物经XRD、FE-SEM、TEM、BET、XPS、ICP、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等手段详尽表征。光催化分解水产氢性能研究结果表明，相比较单一的CdS纳米线、CdIn2S4片球，CdIn2S4/CdS一维超结构具有更高的光催化活性。CdIn2S4/CdS 一维超结构进一步被构筑成光电极，在1 V（对可逆氢电极）电压下，能取得4.8 mA cm-2的可观光电流密度，性能位于最好的CdS 基光电池之列。该研究不仅为构筑一维超结构提供了新策略，而且开发了高效的催化剂用于能源转化。 （2）采用离子交换-催化生长路线，以CdS纳米线，CuCl2?2H2O，InCl3?4H2O，L-半胱氨酸为原料，乙二醇为溶剂，在 200℃下回流反应50 min成功合成出CuInS2/CdS一维超结构复合材料。产物经XRD、FE-SEM、TEM、XPS和ICP等技术表征。通过时间依赖的电镜观察及成分分析，系统研究了这种超结构复合材料的生长机理。该研究为设计多元、多维异质结材料提供了有益参考。
一维超结构硫化物;复合光催化剂;离子交换;催化性能
温州大学
硕士
化学
马德琨
2016
中文
O643.36;TQ116.2
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）