由于日益增長的能源和環(huán)境危機,使用光催化工藝將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能近年來受到了廣泛的關(guān)注。光催化水分解被認為是將太陽能轉(zhuǎn)化為氫能最有前途的方法,高效且穩(wěn)定的光催化劑是發(fā)展清潔能源的關(guān)鍵。其中Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子點材料因其具有獨特的量子限域效應、可調(diào)節(jié)的帶隙、光吸收范圍寬、活性位點多等性質(zhì),成為光催化領(lǐng)域研究的熱點之一。高品質(zhì)量子點制備仍依賴于油相高溫熱注射法。水相制備的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子點材料不僅水溶性良好且制備方法綠色環(huán)保,然而規(guī)模化水相制備量子點存在尺寸不均勻等問題,且多元金屬組分的相互作用會加劇量子點生長的不均勻性。因此以Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族硫化物量子點為研究對象,以解決水相制備量子點不均勻問題為目的,圍繞高品質(zhì)Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族Ag-In-Zn-S（AIZS）和Cu-In-Zn-S（CIZS）量子點光催化劑的制備,開展了尺寸選擇分離制備及負載助催化劑,研究尺寸選擇分離前后的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及光催化活性,探索可行的替代制備路線。研究內(nèi)容如下:（1）為解決水相合成量子點尺寸不均勻問題,水相合成Ag-In-Zn-S量子點。通過定量添加不良溶劑異丙醇使量子點團聚,離心將膠體量子點分步提取出來。分離后獲得5個樣品,分... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化分解水制氫機理[30]

江蘇大學碩士論文5吸附性能差，載流子壽命短等不足。而納米化達到極致的0D量子點尺寸較小具有大的比表面積且?guī)犊烧{(diào)，而且具有獨特的量子限域效應、光吸收范圍大等優(yōu)勢在光催化領(lǐng)域脫穎而出�？梢姽忭憫腁gIn5S8、Cu-In-Zn-S、Ag:Zn-In-S等量子點光催化劑具有良好的光催化活性[53-56]。因此，與其他光催化劑相比，Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子點光催化劑成為了可見光響應催化劑最優(yōu)秀的代表之一。1.2I-III-VI族量子點光催化劑1.2.1量子點簡介量子點是零維的半導體納米晶體或納米微晶，通常由II-VI、III-V或IV-VI族元素組成，被定義為物理尺寸小于激子玻爾半徑或德布羅意波長的粒子。量子點被稱為新一代納米級無機半導體晶體。從學術(shù)角度上來看，它們被定義為“包含可變數(shù)量電子的小晶體，占據(jù)了明確定義的離散量子態(tài)，并且具有介于本體和離散基本粒子之間的電子特性”。它具有與相應塊狀材料相同的原子排列，但是由于晶格在三維截斷，表面上存在更多暴露原子[57]。量子點的尺寸范圍通常在2-10nm之間。從結(jié)構(gòu)上看，量子點是由一個被外殼覆蓋的半導體核和一個可以改善在水中分散度的封端帽組成（圖1.2）。由于電子空穴對（激子）被限制在納米晶的晶界內(nèi)，因此量子點具有獨特的光學性質(zhì)，包括可調(diào)光發(fā)射、寬吸收光譜和可調(diào)窄發(fā)射、吸收消光系數(shù)大、熒光量子產(chǎn)率高、抗光漂白效應、熒光間歇閃爍等。這些獨特的性質(zhì)使量子點在發(fā)光二極管、生物標記、光催化、熒光探針等應用中受到廣泛關(guān)注[58-61]。圖1.2量子點基本結(jié)構(gòu)示意圖[57]。Fig.1.2Schematicillustrationofbasicstructureofquantumdots[57].

江蘇大學碩士論文7圖1.3（a）在紫外激發(fā)下CuInS2/ZnS核/殼量子點的發(fā)射圖。（b）CuInS2量子點的TEM圖。插圖：HRTEM圖[63]。Fig.1.3(a)EmissionofCuInS2/ZnScore/shellquantumdotsunderUVexcitation.(b)TEMimageofCuInS2quantumdots.Inset:HRTEMimageofthesame[63].單源前驅(qū)體分解是大規(guī)模合成I-III-VI族量子點另一眾所周知的策略。Castro等[73]首次證明，在高溫下（200-300℃）對溶解在鄰苯二甲酸二辛酯中的(PPh3)2CuIn(SEt)4和(PPh3)2CuIn(SePh)4進行熱分解可生成CuInS2和CuInSe2量子點。但是，表面上缺乏穩(wěn)定的配體會導致納米粒子聚集，而這些粒子太大而無法證明量子限制效應。后來，同一小組在前體熱解過程中使用鏈烷硫醇制備了穩(wěn)定的納米晶體膠體溶液。2006年，Tian等[74]首次采用這種策略在十二烷硫醇和油酸存在的情況下，利用[(PPh3)2Ag(μ-SCPhS)2In(SC(O)Ph)2]合成亞穩(wěn)態(tài)的正交晶體AgInS2納米晶體。并發(fā)現(xiàn)硫醇和脂肪酸穩(wěn)定劑的比例是有關(guān)尺寸控制的重要參數(shù)，這使該小組能夠合成尺寸在8-33nm之間的納米晶體。Nairn等[75]的研究提供了一個使用單源前體合成CuInS2納米顆粒的不尋常的例子，其中使用了一個汞弧光燈（200W/in）來激活量子點的生長。具體來說，將[(TOP)2CuIn(SR)4]溶解于一種非配位溶劑中，并經(jīng)過至少4小時的輻照來分解試劑。與熱分解法制得的量子點相比，光化學合成得到的量子點更小（約2nm），晶體顆粒更多，但為了改善量子點的光電性能，還需要對

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本文編號：3393274