CdS光催化材料由于其合適的禁帶寬度、較強的導(dǎo)帶還原電勢被認(rèn)為是最有研究價值和發(fā)展?jié)摿Φ墓獯呋牧现�。然�?純相CdS材料在光催化過程中存在光生載流子分離效率低、界面催化反應(yīng)速率慢和容易發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象的缺點,嚴(yán)重制約了其大規(guī)模的實際應(yīng)用。為了合成高效穩(wěn)定的CdS基光催化材料,本論文分別從能帶調(diào)控和助劑修飾方面對其進(jìn)行了有益探索:（1）高效穩(wěn)定Cd_xZn_1-xS納米晶光催化劑在過硫體系下的原位合成與性能研究;（2）同質(zhì)異相CdS光催化劑在過硫體系下的原位合成及性能研究。具體研究結(jié)果如下:第一,利用常用犧牲劑Na₂S-Na₂SO₃混合溶液（過硫體系）作為硫源,在室溫下直接加入少量不同摩爾比的Cd²⁺/Zn²⁺金屬離子溶液,一步原位合成了可懸浮Cd_xZn_1-xS納米晶光催化劑。結(jié)果表明:在此過硫體系下合成的可懸浮Cd_xZn_1-xS納米晶的晶粒大小為5 ... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化分解水熱力學(xué)原理圖[7]

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2夠?qū)雽?dǎo)體光催化材料表面的活性物種還原或者氧化后轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，這種通過半導(dǎo)體材料利用光能驅(qū)動產(chǎn)生的反應(yīng)稱為光催化反應(yīng)。H2O(l)H2(g)+1O2(g)ΔG0=+237.2KJmol-1ΔE0=1.23V(1-1)圖1-1半導(dǎo)體光催化分解水熱力學(xué)原理圖[7]圖1-2光催化反應(yīng)動力學(xué)原理圖[8]如圖1-2所示，光催化反應(yīng)動力學(xué)可以分為以下三個步驟。(1)光生載流子的產(chǎn)生：當(dāng)入射光能量大于半導(dǎo)體的禁帶寬度時，半導(dǎo)體材料受激發(fā)使得電子

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文3從價帶躍遷至導(dǎo)帶產(chǎn)生光生電子，相應(yīng)地在價帶位置產(chǎn)生光生空穴，形成光生載流子，即電子-空穴對；(2)光生載流子的轉(zhuǎn)移：光生載流子產(chǎn)生后會受半導(dǎo)體中內(nèi)建電場的作用而快速向材料表面遷移；(3)界面催化反應(yīng)的發(fā)生：遷移至材料表面的光生載流子具有氧化或還原能力，其中光生電子會觸發(fā)材料表面吸附物種的還原反應(yīng)(例如將H+還原成H2)，而光生空穴則將某些物種氧化(例如將H2O氧化產(chǎn)生O2)。在此過程中，光生載流子的壽命很短，幾乎在皮秒范圍，在產(chǎn)生之后，可能會發(fā)生湮滅而使得光生載流子得不到有效利用。最常見光生載流子湮滅的方式是電子-空穴復(fù)合并以熱能或者光輻射的方式發(fā)生能量損失。光生載流子的復(fù)合過程可以發(fā)生在材料的體相，也可能在材料表面發(fā)生。光生載流子復(fù)合過程的發(fā)生使得光催化能量轉(zhuǎn)換效率大大降低，這在光催化反應(yīng)中是一個不利因素。圖1-3常見半導(dǎo)體光催化材料的價導(dǎo)帶位置圖[7]對于半導(dǎo)體光催化技術(shù)，光催化材料扮演著十分重要的角色，其性質(zhì)往往決定著光催化反應(yīng)效率。根據(jù)水分解熱力學(xué)原理，要使光催化材料受激發(fā)產(chǎn)生的光生電子可以還原H+產(chǎn)生H2，半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶位置應(yīng)當(dāng)比H+/H2還原電勢更負(fù)，相應(yīng)的價帶位置應(yīng)當(dāng)比H2O/O2氧化電勢更正才能使得光生空穴有足夠的氧化能力氧化水產(chǎn)氧。但是在正常情況下，由于反應(yīng)過電勢及其他因素的影響，光催化材料的導(dǎo)帶位置要求比水分解還原電極電勢足夠負(fù)才有可能實現(xiàn)光催化產(chǎn)氫反應(yīng)發(fā)生(如圖1-3)。另一方面，根據(jù)光催化反應(yīng)動力學(xué)過程，半導(dǎo)體材料本身的性質(zhì)影響光生載流子的遷移及復(fù)合程度，并且對后續(xù)光催化反應(yīng)的界面催化過程也有很大的影響。因此，要通過光催化技術(shù)取得氫能源，發(fā)展高效穩(wěn)定的光催化產(chǎn)氫材料至關(guān)重要。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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