在現(xiàn)代經(jīng)濟與社會快速發(fā)展的同時,環(huán)境污染與能源危機問題日漸嚴峻。眾多學者發(fā)現(xiàn),光催化半導體材料因其獨特的優(yōu)勢可被應用于環(huán)境污染治理、新能源開發(fā)等眾多方向。但由于傳統(tǒng)的半導體材料如TiO₂等,對太陽光響應范圍較小,極大地限制了光催化技術(shù)的發(fā)展與應用。如何設(shè)計出新型高效、環(huán)境友好、價格低廉的半導體材料是目前光催化領(lǐng)域中的研究熱點。硫化鎘作為眾多半導體中光電化學性質(zhì)較為優(yōu)異的一種材料,其因擁有合適的禁帶寬度、較高的量子效率、較強的光催化活性而展示出巨大的應用前景,獲得學者們的廣泛研究。但同時它還存在光生載流子易復合、材料易光腐蝕等缺點。本論文選取不同半導體納米材料與硫化鎘復合,通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié)的方法對其進行改性,以求達到增強光催化活性、提高可見光利用率的目的,并探討其在光催化降解和光解水產(chǎn)氫方向的應用性能。本課題的主要研究內(nèi)容如下:（1）以水熱法制備BiOBr納米片及CdS納米顆粒,通過超聲浸漬法將兩種半導體進行復合,得到新型的BiOBr/CdS納米復合材料。并以孔雀石綠（MG）為模擬污染物,對復合材料的光催化降解活性及穩(wěn)定性進行測試。發(fā)現(xiàn)復合材料在100 min內(nèi)對MG... 

【文章來源】：常州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導體光催化機理示意圖

半導體材料來說，其對太陽光的吸收能力，光生電子與空穴的氧化還原能力，光生載流子的分離能力是制約半導體材料光催化性能的主要原因。1.2.3.1 半導體能帶位置半導體材料的禁帶寬度直接決定著材料對太陽光的響應范圍，而導帶與價帶的位置直接決定著材料的氧化還原能力[19]。禁帶寬度越窄，太陽光譜響應范圍越寬，對太陽能的利用效率越高，這是因為窄帶隙的半導體所需要的光激發(fā)能量更少，更容易生成電子和空穴，但是帶隙過窄會導致光生電子和空穴的再結(jié)合速率加快。而對于單一半導體光催化材料，導帶位置越負，光生電子的還原能力越強，而價帶位置越正，光生空穴的氧化能力越強，意味著更優(yōu)秀的光催化性能，但是過負的導帶以及過正的價帶會導致半導體的禁帶寬度變大，這與半導體的光吸收范圍對禁帶寬度的要求向矛盾[20]。因此較優(yōu)的導帶位置和價帶位置對半導體的光催化性能來說至關(guān)重要，圖 1-2 列出了一些常見半導體材料的禁帶寬度和帶邊位置。

圖 1-3 常見光催化復合材料體系Fig. 1-3. Common systems of photocatalytic semiconductors.2 貴金屬沉積通過在半導體材料表面負載少量貴金屬來提高光生載流子的分離效率貴金屬的費米能級遠低于半導體材料，為了實現(xiàn)兩者間費米能級的平衡屬負載于半導體材料表面時，半導體材料的光生電子將從導帶遷移至貴而光生空穴則被留在半導體上，在兩者接觸界面上會形成空間電荷層，體的能帶發(fā)生彎曲從而形成 Schottky 能壘，并捕捉光生電子。這一改性使半導體材料的光生載流子達到物理上的分離，通過改變光生電子的分飾半導體的目的。但過度負載會導致貴金屬粒子發(fā)生團聚，降低材料的，遮蔽了半導體材料對光的吸收區(qū)域以及光催化反應區(qū)域，同時提高了。常見的負載金屬有 Pt[27]、Pd[28]、Ag[29]、Au[30]和 Ru[31]等。3 離子摻雜


本文編號：3540567