目前全球的的主要能源供應依然是化石燃料,但化石燃料的利用帶來了諸多的問題,如何解決化石燃料的枯竭問題和化石燃料帶來的環(huán)境問題是20世紀以來研究工作者們面臨的重大挑戰(zhàn)之一。目前有諸多可再生和不可再生的獲取能源的方法來緩解化石燃料的危機問題,目前可行的獲取途徑有氫能,核能,風能,潮汐能,地熱能等等。氫能因熱值高,來源廣泛,環(huán)保無害以及燃燒性能優(yōu)良在諸多能源中脫穎而出。目前氫能源的獲取依然依賴于化石能源,成本較大。尋求可行的獲取氫能源的辦法也是科研工作者們亟需解決的問題。以太陽能為光源利用光催化劑光解水是氫能獲取的重要方法之一。然而半導體光催化材料存在著載流子的復合,量子效率低以及光響應范圍窄的自身問題是目前科研工作人員亟待解決的問題。因此,解決上述存在的問題是目前科研工作者們一直前進的動力。硒化鎘（CdSe）晶體是一種帶隙能在1.65至1.8 eV的范圍內(nèi)的性能優(yōu)異的n-型半導體材料,具有閃鋅礦和纖鋅礦兩種穩(wěn)定的晶體結構,與其他無機或者有機材料相比有著獨特的光學性質,在傳感器,太陽能電池,生物熒光探針以及催化領域具有廣泛的應用,歸因于硒化鎘材料具有尺寸小、比表面積大、光響應能力強、獨特的電... 

【文章來源】：山東師范大學山東省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導體光催化反應制氫示意圖[8]

山東師范大學碩士學位論文4性pH是氫產(chǎn)生的最佳水平；氫的生成速率隨TEOA濃度的變化而變化，并且遵循Langmuir型等溫線；較低的光強度下，與較高的光強度相比，該系統(tǒng)具有較高的量子產(chǎn)率。在30mW/cm2下，紫外線，可見光和太陽光的QY分別為10.82%，12.23%和11.33%。1.3.2異質結光催化材料異質結材料是兩種或者兩種以上材料均暴露在外面，有一個能級對接，使得兩種組分均有機會參與反應的發(fā)生，且異質結材料是相互獨立的，從而保持了單組分的特性兼雙元或者多元組分的特性，以直接的形成最突出的優(yōu)勢是減少了載流子的復合，從而提高了電子的轉移效率，原因在于特殊的能帶結構[12]，根據(jù)電子轉移途徑和能帶結構的不同，可以將異質結分為I-型、II-型、III-型、n型和Z-型體系[13,14]。I-型異質結是帶隙較窄的材料與帶隙較寬的材料復合，具體來說就是窄帶隙A的CB和VB分別位于寬帶隙B的CB和VB的下方和上方。這種結構由于能級差的作用使得寬帶隙結構材料B中的電子由CB向窄帶隙結構材料A的CB轉移，同時B中的空穴由VB向窄帶隙結構材料A的VB轉移，B的CB和VB堆積了大量的電子空穴，且因為寬帶隙的緣故降低了載流子的復合，從而提高了光催化劑的催化效率[15]。圖1-2I型異質結光催化產(chǎn)氫材料雙組分的電子空穴遷移圖[15]I型異質結光催化產(chǎn)氫材料多以雙組分構成，像In2O3/In2S3[16]、MoS2/g-C3N4[17]、CdS/ZnS[18]等，例如DelmarS.Larsen課題組[19]構建了核殼結構的CdSe/CdS，通過測試發(fā)現(xiàn)這種結構的催化劑是單相CdSe產(chǎn)氫效率的近10倍，這歸因于表面深陷阱通過外部CdS殼層的鈍化，電子必須通過CdS殼隧道才能到達表面，這一過程是極其短暫的，因為電子到達表面發(fā)生氧化還原反應的時間遠比電子通過隧道的時間長，這就保證了電子能夠有足

山東師范大學碩士學位論文5夠的時間參與還原反應從而降低了電子空穴的復合。圖1-3核殼結構CdSe/CdS構建的I-型異質結機理圖及產(chǎn)氫效果[19]II-型異質結光催化材料是目前最廣泛的，當半導體材料吸收太陽光譜時，光生電子由半導體A的CB向半導體B的CB遷移，同時B的VB產(chǎn)生的空穴向A的VB遷移，這使得兩種半導體材料都能富集光生電子和空穴，不僅使復合材料富集大量的還原電子，也同時避免了載流子的復合出現(xiàn)[20]。Yu課題組[21]先通過確定CdS和g-C3N4的能帶邊緣位置，然后通過溶劑熱和化學吸附相結合的方法制備了具有不同g-C3N4含量的CdS/g-C3N4核/殼納米線，通過研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)光腐蝕后的CdS產(chǎn)生的空穴可以很容易轉移到g-C3N4表面，由于CdS的VB最大值相對于g-C3N4的VB較低，因此CdS中的腐蝕性光生空穴可以輕松轉移至g-C3N4[22,23]。在這種CdS/g-C3N4核/殼結構中，將CdS進行光腐蝕形成的孔道結構是必要條件，而對于具有密閉CdS/g-C3N4核/殼結構，電子不能有效地快速轉移而導致催化劑活性降低。


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