在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí),環(huán)境污染與能源危機(jī)問題日漸嚴(yán)峻。眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn),光催化半導(dǎo)體材料因其獨(dú)特的優(yōu)勢可被應(yīng)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(dǎo)體材料如TiO₂等,對太陽光響應(yīng)范圍較小,極大地限制了光催化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。如何設(shè)計(jì)出新型高效、環(huán)境友好、價(jià)格低廉的半導(dǎo)體材料是目前光催化領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。硫化鎘作為眾多半導(dǎo)體中光電化學(xué)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(qiáng)的光催化活性而展示出巨大的應(yīng)用前景,獲得學(xué)者們的廣泛研究。但同時(shí)它還存在光生載流子易復(fù)合、材料易光腐蝕等缺點(diǎn)。本論文選取不同半導(dǎo)體納米材料與硫化鎘復(fù)合,通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié)的方法對其進(jìn)行改性,以求達(dá)到增強(qiáng)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(yīng)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(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合,得到新型的BiOBr/CdS納米復(fù)合材料。并以孔雀石綠（MG）為模擬污染物,對復(fù)合材料的光催化降解活性及穩(wěn)定性進(jìn)行測試。發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料在100 min內(nèi)對MG... 

【文章來源】：常州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化機(jī)理示意圖

半導(dǎo)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(dǎo)體材料光催化性能的主要原因。1.2.3.1 半導(dǎo)體能帶位置半導(dǎo)體材料的禁帶寬度直接決定著材料對太陽光的響應(yīng)范圍，而導(dǎo)帶與價(jià)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(yīng)范圍越寬，對太陽能的利用效率越高，這是因?yàn)檎瓗兜陌雽?dǎo)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(huì)導(dǎo)致光生電子和空穴的再結(jié)合速率加快。而對于單一半導(dǎo)體光催化材料，導(dǎo)帶位置越負(fù)，光生電子的還原能力越強(qiáng)，而價(jià)帶位置越正，光生空穴的氧化能力越強(qiáng)，意味著更優(yōu)秀的光催化性能，但是過負(fù)的導(dǎo)帶以及過正的價(jià)帶會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體的禁帶寬度變大，這與半導(dǎo)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(dǎo)帶位置和價(jià)帶位置對半導(dǎo)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(dǎo)體材料的禁帶寬度和帶邊位置。

圖 1-3 常見光催化復(fù)合材料體系Fig. 1-3. Common systems of photocatalytic semiconductors.2 貴金屬沉積通過在半導(dǎo)體材料表面負(fù)載少量貴金屬來提高光生載流子的分離效率貴金屬的費(fèi)米能級遠(yuǎn)低于半導(dǎo)體材料，為了實(shí)現(xiàn)兩者間費(fèi)米能級的平衡屬負(fù)載于半導(dǎo)體材料表面時(shí)，半導(dǎo)體材料的光生電子將從導(dǎo)帶遷移至貴而光生空穴則被留在半導(dǎo)體上，在兩者接觸界面上會(huì)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(dǎo)體材料的光生載流子達(dá)到物理上的分離，通過改變光生電子的分飾半導(dǎo)體的目的。但過度負(fù)載會(huì)導(dǎo)致貴金屬粒子發(fā)生團(tuán)聚，降低材料的，遮蔽了半導(dǎo)體材料對光的吸收區(qū)域以及光催化反應(yīng)區(qū)域，同時(shí)提高了。常見的負(fù)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(hào)：3540567