隨著工業(yè)文明的發(fā)展,傳統(tǒng)能源不斷被消耗,從而出現(xiàn)了能源危機,廢棄物的排放還造成了水資源的污染。因此,能源危機及水體污染成為人們當下亟需解決的難題。當日本科學家發(fā)現(xiàn)TiO₂在光照條件下能夠分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣后,使得光催化技術(shù)在解決新能源及處理水體污染領(lǐng)域具有重要的應用前景,從而促使越來越多的研究學者投身于光催化材料的開發(fā)與應用。其中,硫化鎘（CdS）作為一種重要的直接帶隙Ⅱ-Ⅵ族半導體材料,有立方閃鋅礦（2.36 eV）和六方纖鋅礦（2.32 eV）兩種不同的物相結(jié)構(gòu),對可見光波段有吸收,具有優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換特性,是一種重要的光電材料,在太陽能電池、發(fā)光二極管、傳感器、光電催化等領(lǐng)域具有廣泛的應用。基于此,本論文以CdS為研究對象,分別研究CdS在非限域條件和限域條件下的可控自組裝及其應用。首先,在非限域條件下采用水熱法或混合溶劑熱法選擇不同的原料和表面活性劑等助劑,制備不同形貌的CdS納米結(jié)構(gòu),分析其生長機理并應用于光催化降解模擬有機污染物亞甲基藍。其次,為了提高CdS的光催化性能,通過金屬離子摻雜、半導體復合對CdS進行改性研究。另外,由于TiO₂

【文章來源】：中國地質(zhì)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：210 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

1納米材料成果(a)納米秤[1]

楊顯德：CdS 納米結(jié)構(gòu)的非限域/限域條件自組裝是指三維空間尺寸至少有一維尺寸在1~100 nm范圍內(nèi)材料，根據(jù)空間維數(shù)可以分為零維、一維、二維納米寸都在納米范圍，如 ZnO 納米顆粒[5]、CdS 量子點[6]（見維度尺寸處于納米范圍，如碳納米纖維[7]、ZnO 納米線.1.2（b））等；二維是指有一維尺寸在納米范圍，如 Moc））、Cu/Cr 納米多層膜等[11]。相較于以上三種納米材 nm的粒子為主體形成的塊體材料稱為三維材料，如金屬介孔 SiO2納米材料[14]（見圖 1.1.2（d））等。

dS 呈黃色或橘黃色。CdS 是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族半導體材料，常溫下其直接帶 2.42 eV，對太陽光中的部分可見光有明顯響應，其吸收系數(shù)為 104~105 cm-1有良好的光電轉(zhuǎn)換特性，是一種重要的光電材料。CdS 具有強烈的自補償效應是過剩的 Cd2+、S 空位及深受體能級影響的結(jié)果，因此 CdS 是一種 n 型半導料。而 p 型 CdS 不易形成，但是通過摻雜等手段可以制備出具有 p 型半導體的 CdS[22]。CdS 有兩種不同的物相結(jié)構(gòu)，一種是立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，如圖 1.2.1（a）所示一種是六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，如圖 1.2.1（b）所示。它們都是以正四面體堆積而成別在于不同物相間的原子層堆積次序及對稱性不一樣，與硫化鋅的物相結(jié)構(gòu)，兩種物相結(jié)構(gòu)的 CdS 在某些方面具有非常相近的特征[23]。立方相 CdS 是一穩(wěn)態(tài)，通過高溫可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)態(tài)的六方相 CdS，因此，實驗室合成的 CdS 主六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。由于形成的正四面體（非完全對稱）存在自身的結(jié)構(gòu)缺陷 CdS 晶體具有非中心對稱而帶有極性，從而具備壓電特性。此外，六方纖鋅dS 各個晶面的表面能、極性和化學活性均不同而具有各向異性生長的特點[24]也是六方相 CdS 得到廣泛研究的主要原因。


本文編號：2897190