【摘要】：半導(dǎo)體光電催化制氫是一種將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的新型綠色可持續(xù)的能源技術(shù)。作為一種典型的Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料,CdS因其理想的禁帶寬度(2.4 eV)和合適的能帶位置被視為一種令人滿意的光催化劑。然而,CdS的光催化活性被自身快速復(fù)合的光生-電子空穴對和嚴重的光腐蝕所限制。因此,對CdS進行合理的改性從而有效提升其光催化活性已受到當(dāng)前研究者的廣泛關(guān)注。本論文通過加載合適的助催化劑以及復(fù)合其他半導(dǎo)體構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)去研究CdS的光電催化性能。主要研究內(nèi)容如下:(1)通過電沉積、化學(xué)浴沉積以及簡單的還原反應(yīng)制備了以ZnO納米棒為模板的ZnO/CdS/Au納米管陣列復(fù)合材料。Au納米顆粒作為光敏劑可以提高光吸收效率,同時向CdS導(dǎo)帶注入熱電子有效增大復(fù)合材料的載流子密度�？招牡腪nO納米管陣列結(jié)構(gòu)可以為CdS產(chǎn)生的光生電子提供快速轉(zhuǎn)移的通道,減少光生電子-空穴對的復(fù)合。得益于Au納米顆粒局域等離子共振效應(yīng)和特殊納米管陣列結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用,ZnO/CdS/Au納米管復(fù)合材料表現(xiàn)出顯著提升的光電化學(xué)性能。(2)通過電沉積、化學(xué)浴沉積以及溶劑熱法制備了ZnO/CdS/BiOI納米棒陣列復(fù)合材料。加載的BiOI可以與CdS形成p-n異質(zhì)結(jié),實現(xiàn)光生電子-空穴對的快速分離。同時,窄帶隙的BiOI不僅可以拓寬復(fù)合納米材料的光響應(yīng)范圍,而且能夠提升光吸收能力。特別地,生長在CdS表面的BiOI以納米片狀相互交織銜接成網(wǎng)狀,能夠有效擴大復(fù)合納米材料的反應(yīng)面積,提供更多反應(yīng)位點。因此,ZnO/CdS/BiOI顯示出比ZnO/CdS復(fù)合納米材料更為優(yōu)異的光電化學(xué)性能。(3)通過簡單的水熱法與化學(xué)沉淀法成功制備了雙助催化劑CdS基NiS/CDs/CdS復(fù)合光催化劑。復(fù)合光催化劑NiS/CDs/CdS表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化產(chǎn)氫活性,是單一CdS產(chǎn)氫速率的5.38倍。復(fù)合光催化劑中NiS和CDs之間積極的協(xié)同作用有利于光催化性能的提升。其中,碳點(CDs)的引入可以延緩光生電子-空穴對的復(fù)合并且增強光吸收;NiS與CdS形成的p-n異質(zhì)結(jié)可以極大促進光生載流子的有效分離;加載的NiS薄膜可以作為氧化反應(yīng)活性位點快速消耗掉CdS產(chǎn)生的光生空穴,從而進一步抑制光生電子-空穴對的復(fù)合。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TB383.1
【圖文】：

圖 1.1 半導(dǎo)體光催化分解水基本原理示意圖gure 1.1 Schematic diagram of water splitting over semiconductor photocatalyst光電催化分解水基本原理化學(xué)（PEC）分解水的基本設(shè)備配置如圖 1.2 所示，它由雙電極（

圖 1.2 光電化學(xué)分解水設(shè)備配置Figure 1.2 Device configuration of photoelectrochemical (PEC) water splittin導(dǎo)體光電催化活性的影響因素

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本文編號：2727457