本文關(guān)鍵詞：Ⅱ-Ⅵ族硫化物納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：環(huán)境污染和能源短缺是21世紀人類面臨的兩大難題,光催化技術(shù)因其反應(yīng)速度快、條件溫、效率高和直接利用取之不盡的太陽能來源驅(qū)動反應(yīng)等獨特性質(zhì),而成為解決這兩大難題的一種新型的綠色技術(shù)。Ⅱ-Ⅵ族硫化物中的CdS、 ZnS作為典型的半導(dǎo)體材料,成為研究重點,CdS為窄帶隙半導(dǎo)體(2.42eV),能響應(yīng)可見光,但其自身光生電子-空穴對分離效率低,并且存在光腐蝕現(xiàn)象,限制了其光催化活性；ZnS較寬的帶隙(3.7eV),僅能被紫外光激發(fā),限制了其可見光的響應(yīng),從而限制了其對太陽能的利用率。因此,以CdS和ZnS為基礎(chǔ)開發(fā)具有高效率、高穩(wěn)定性的可見光催化劑成為本論文的研究目標。本文利用還原氧化石墨烯復(fù)合硫化鎘(RGO/CdS)、還原氧化石墨烯復(fù)合硫化鋅(RGO/ZnS)和ZnxCd1-xS三元固溶體等體系來提高該體系材料的可見光催化性能。 1)采用微波法一步反應(yīng)制備了還原氧化石墨烯復(fù)合硫化鎘(RGO/CdS)納米材料,利用XRD、 SEM、 TEM、 EDS、 DRS、 Raman、 XPS、 FTIR等手段對樣品進行了結(jié)構(gòu)、成分、形貌表征和光電流測試。研究結(jié)果證明反應(yīng)得到了還原氧化石墨烯(RGO)片層與CdS納米顆粒的復(fù)合材料,CdS納米顆粒均勻分布在RGO表面。以RGO/CdS為光催化劑,利用可見光降解羅丹明B測試結(jié)果表明RGO/CdS納米復(fù)合材料的光催化效率明顯高于純CdS,其中當RGO復(fù)合量為10%時光催化效率最高,在80min內(nèi)將Rh B幾乎完全降解,循環(huán)試驗證明樣品具有良好的穩(wěn)定性。實驗表明RGO的加入使得CdS納米顆粒的尺寸變小,拓寬了材料的光響應(yīng)范圍、增大了吸收強度、抑制了光生電子-空穴對的復(fù)合,從而提高了樣品的光催化活性和穩(wěn)定性。 2)采用微波法一步反應(yīng)制備了還原氧化石墨烯復(fù)合硫化鋅(RGO/ZnS)納米材料,利用XRD、 SEM、 TEM、 EDS、 DRS、 FTIR、 Raman、電化學(xué)等手段對樣品進行了結(jié)構(gòu)、成分、形貌表征和光電流測試。結(jié)果證明復(fù)合材料中ZnS納米顆粒為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),反應(yīng)過程中GO被還原,直徑在50nm左右的ZnS納米球均勻分布在RGO片層表面。RGO/ZnS復(fù)合材料光電流的顯著增強說明RGO片層與ZnS顆粒之間存在光生電子的有效傳遞。以RGO/ZnS為光催化劑,紫外光下降解Rh B。實驗證明RGO/ZnS具有較高的光催化效率,其中當復(fù)合物中RGO含量為8%時樣品具有最高的光催化效率,循環(huán)實驗證明材料具有較好的穩(wěn)定性,探討了RGO/ZnS光催化機理。 3)在室溫離子液體1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸鹽中,以硫氰酸鋅為鋅源,硫釩酸鋅為鋅源,采用微波法成功制備了ZnxCd1-xS固溶體納米材料,改變反應(yīng)物中Zn/Cd比來制備不同組分的固溶體。利用XRD、 SEM、 TEM、 EDS、 DRS等手段對樣品進行行了結(jié)構(gòu)、成分、形貌表征和光電流測試,結(jié)果表明得到的系列復(fù)合材料均為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),并且ZnxCd1-xS樣品德吸收帶邊均位于可見光區(qū)。盡管具有類似的尺寸和結(jié)構(gòu),不同組分的ZnxCd1-xS固溶體光催化劑在可見光下對甲基橙(MO)溶液表現(xiàn)出不同的催化效率,其中Zn0.36Cd0.64S具有最高的光催化效率,可見光下照射4h后降解率達到85%,明顯優(yōu)于純的CdS和ZnS,研究發(fā)現(xiàn)在光催化過程中穴主要起著氧化劑的作用。
【關(guān)鍵詞】：光催化 硫化物 石墨烯 復(fù)合材料 固溶體
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O643.36;TB383.1
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-15
• 第一章 緒論15-36
• 1.1 引言15
• 1.2 半導(dǎo)體材料光催化材料15-22
• 1.2.1 半導(dǎo)體光催化原理16-18
• 1.2.2 半導(dǎo)體光催化性能影響因素18-20
• 1.2.3 半導(dǎo)體光催化性能改善20-22
• 1.3 Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料簡介22-23
• 1.3.1 硫化鎘簡介22-23
• 1.3.2 硫化鋅簡介23
• 1.4 石墨烯研究簡介23-29
• 1.4.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)24
• 1.4.2 石墨烯的性質(zhì)24-25
• 1.4.3 石墨烯的制備方法25-27
• 1.4.4 石墨烯復(fù)合材料27-28
• 1.4.5 石墨烯在光催化降解領(lǐng)域的應(yīng)用28-29
• 1.5 本論文的研究內(nèi)容29-30
• 參考文獻30-36
• 第二章 還原氧化石墨烯/硫化鎘(RGO/CdS)納米復(fù)合材料的制備及其可見光催化性能研究36-58
• 2.1 引言36-37
• 2.2 實驗部分37-41
• 2.2.1 實驗試劑37
• 2.2.2 實驗儀器37
• 2.2.3 實驗過程37-38
• 2.2.4 樣品表征38-39
• 2.2.5 光催化測試39-40
• 2.2.6 電化學(xué)測試40-41
• 2.3 結(jié)果與討論41-53
• 2.3.1 樣品形貌與結(jié)構(gòu)分析41-46
• 2.3.2 光催化性能分析46-50
• 2.3.3 光催化機制的影響因素50-53
• 2.4 本章小結(jié)53-54
• 參考文獻54-58
• 第三章 還原氧化石墨烯/硫化鋅(RGO/ZnS)復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究58-71
• 3.1 引言58-59
• 3.2 實驗部分59-61
• 3.2.1 實驗試劑59
• 3.2.2 實驗儀器59
• 3.2.3 實驗過程59-60
• 3.2.4 樣品表征60-61
• 3.2.5 光催化測試61
• 3.2.6 光電流測試61
• 3.3 結(jié)果與討論61-68
• 3.3.1 樣品形貌與結(jié)構(gòu)61-65
• 3.3.2 樣品光催化性能分析65-67
• 3.3.3 樣品光催化機理67-68
• 3.4 本章小結(jié)68-69
• 參考文獻69-71
• 第四章 Zn_xCd_(1-x)S固溶體材料的制備及其可見光催化性能研究71-82
• 4.1 引言71-72
• 4.2 實驗部分72-74
• 4.2.1 實驗試劑72
• 4.2.2 實驗儀器72
• 4.2.3 實驗過程72-73
• 4.2.4 樣品表征73
• 4.2.5 光催化測試73
• 4.2.6 光電流測試73-74
• 4.3 結(jié)果與討論74-78
• 4.3.1 樣品形貌與結(jié)構(gòu)分析74-76
• 4.3.2 樣品光催化性能分析76-78
• 4.4 本章小結(jié)78-80
• 參考文獻80-82
• 第五章 結(jié)論與問題82-85
• 5.1 主要結(jié)論82-83
• 5.2 論文創(chuàng)新點83-84
• 5.3 待開展的工作84-85
• 致謝85-86
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曹維良,張凱華,張敬暢;表面修飾納米CdS制備中兩個重要影響因素及結(jié)構(gòu)表征[J];無機化學(xué)學(xué)報;2002年10期

  本文關(guān)鍵詞：Ⅱ-Ⅵ族硫化物納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：264947