本文關鍵詞：一維超結構硫化物復合光催化劑的構筑及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：半導體異質(zhì)結(n-n異質(zhì)節(jié),p-n異質(zhì)結)具有特殊的能帶結構,它能有效抑制光生電子和空穴的復合,因而成為光催化產(chǎn)氫的研究熱點。其代表之一是以硫化鎘作為異質(zhì)結組分之一的光催化劑,因其滿足了可見光光解水產(chǎn)氫的各項條件,該類材料的研究備受關注。一維納米材料可以有效輸運載流子,二維納米材料具有大的比表面積。構筑能帶結構匹配的一維/二維超結構異質(zhì)結可以集成維度與異質(zhì)結的優(yōu)點,獲得高效的光催化活性。然而,由于不同維度納米單元間的生長模式差異,合成多維異質(zhì)納米結構材料仍是一個巨大難題�；诖�,在本論文中,我們選取一維硫化鎘納米線作為載體,發(fā)展了兩種新策略用于合成多維、多組分CdS基復合光催化劑,并系統(tǒng)研究了它們的光催化性能。主要內(nèi)容包括:(1)利用CdS納米線的空間限域效應及乙二醇絡合劑對CdS中Cd~(2+)離子的釋放調(diào)節(jié)作用,以InCl_3×4H_2O,L-半胱氨酸作為原料,通過溶劑熱反應,在200℃下反應1小時成功合成了CdIn_2S_4/Cd S一維超結構。產(chǎn)物經(jīng)XRD、FE-SEM、TEM、BET、XPS、ICP、紫外-可見漫反射光譜、熒光光譜等手段詳盡表征。光催化分解水產(chǎn)氫性能研究結果表明,相比較單一的Cd S納米線、CdIn_2S_4片球,CdIn_2S_4/CdS一維超結構具有更高的光催化活性。CdIn_2S_4/CdS一維超結構進一步被構筑成光電極,在1 V(對可逆氫電極)電壓下,能取得4.8 mA cm-2的可觀光電流密度,性能位于最好的CdS基光電池之列。該研究不僅為構筑一維超結構提供了新策略,而且開發(fā)了高效的催化劑用于能源轉化。(2)采用離子交換-催化生長路線,以CdS納米線,CuCl_2×2H_2O,InCl_3×4H_2O,L-半胱氨酸為原料,乙二醇為溶劑,在200℃下回流反應50 min成功合成出CuInS_2/CdS一維超結構復合材料。產(chǎn)物經(jīng)XRD、FE-SEM、TEM、XPS和ICP等技術表征。通過時間依賴的電鏡觀察及成分分析,系統(tǒng)研究了這種超結構復合材料的生長機理。該研究為設計多元、多維異質(zhì)結材料提供了有益參考。
【關鍵詞】：CdIn_2S_4/CdS CuInS_2/CdS 異質(zhì)結 超結構 光催化性能
【學位授予單位】：溫州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 一維超結構11-17
• 1.2.1 一維納米結構的基本性質(zhì)11-12
• 1.2.2 一維超結構的優(yōu)點12
• 1.2.3 制備一維超結構的方法12-14
• 1.2.3.1 一維納米結構的合成12-13
• 1.2.3.2 基于一維空間有序超結構的制備13-14
• 1.2.4 基于一維空間有序超結構的分類14-17
• 1.2.4.1 在不同維度的基片上生長的一維納米超結構14-17
• 1.2.4.2 在一維單一基質(zhì)上生長的多維超結構17
• 1.3 半導體光催化產(chǎn)氫17-26
• 1.3.1 半導體光催化發(fā)展歷史17-18
• 1.3.2 光催化基本原理18-20
• 1.3.2.1 半導體光催化降解污染物的原理19-20
• 1.3.2.2 半導體光催化分解水產(chǎn)氫的原理20
• 1.3.3 提高光催化材料光解水產(chǎn)氫效率的方法20-23
• 1.3.3.1 摻雜改性20-21
• 1.3.3.2 貴金屬表面修飾21
• 1.3.3.3 異質(zhì)結21-22
• 1.3.3.4 固溶體22-23
• 1.3.4 硫化鎘介紹23-26
• 1.3.4.1 硫化鎘的晶體結構23
• 1.3.4.2 硫化鎘的制備23-24
• 1.3.4.3 硫化鎘的光催化性能24-26
• 第二章 CdIn_2S_4 /CdS一維超結構復合光催化劑的構筑及其光催化性能研究26-48
• 2.1 引言26-27
• 2.2 實驗內(nèi)容27-31
• 2.2.1 實驗儀器和試劑27-28
• 2.2.1.1 實驗儀器27-28
• 2.2.1.2 實驗試劑28
• 2.2.2 實驗步驟28-31
• 2.2.2.1 原材料CdS納米線的制備28
• 2.2.2.2 CdS納米顆粒的合成28-29
• 2.2.2.3 純相CdIn_2S_4 的合成29
• 2.2.2.4 一維超結構CdIn_2S_4 /CdS光催化劑的制備29
• 2.2.2.5 花球狀CdIn_2S_4 /CdS光催化劑的制備29
• 2.2.2.6 制備一維超結構CdIn_2S_4 /CdS的系列對比試驗29-30
• 2.2.2.7 一維超結構CdIn_2S_4 /CdS光催化劑負載鉑實驗30
• 2.2.2.8 一維超結構CdIn_2S_4 /CdS的光催化產(chǎn)氫實驗30
• 2.2.2.9 一維超結構CdIn_2S_4 /CdS光電極的制備30
• 2.2.2.10 一維超結構CdIn_2S_4 /CdS光電化學性能測試30-31
• 2.3 結果與討論31-47
• 2.3.1 原料CdS的形貌及成分31-32
• 2.3.2 純相CdIn_2S_4 的表征32-33
• 2.3.3 產(chǎn)物形貌及成分分析33-37
• 2.3.4 一維超結構CdIn_2S_4 /CdS的生長機理的研究37-41
• 2.3.5 CdS納米線對于CdIn_2S_4 生長的空間限域效應41-42
• 2.3.6 乙二醇對金屬Cd~(2+)離子的絡合作用42-44
• 2.3.7 一維超結構CdIn_2S_4 納米片/CdS納米線光催化產(chǎn)氫性能研究44-45
• 2.3.8 一維超結構CdIn_2S_4 /CdS的光電化學性能研究45-47
• 2.4 本章小結47-48
• 第三章 一維超結構CuInS_2/CdS的構筑及其生長機理的研究48-60
• 3.1 引言48-49
• 3.2 實驗內(nèi)容49-50
• 3.2.1 實驗儀器和試劑49-50
• 3.2.1.1 實驗儀器49
• 3.2.1.2 實驗試劑49-50
• 3.2.2 實驗步驟50
• 3.2.2.1 原材料的制備50
• 3.2.2.2 一維超結構CuInS_2/CdS的制備50
• 3.3 結果與討論50-59
• 3.3.1 產(chǎn)物形貌及成分分析50-54
• 3.3.2 產(chǎn)物形成過程的機理研究54-59
• 3.4 本章小結59-60
• 結論60-62
• 參考文獻62-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士學位階段發(fā)表的學術論文80

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本文編號：506035