N-取代羧酸聚苯胺接枝石墨烯硫化鎘量子點光電材料的研究.pdf

1、隨著世界上固有能源的大量消耗及對環(huán)境所造成的不可逆影響，人類對于新能源的需求迫在眉睫。而太陽能作為一種清潔、高效、安全的能源備受矚目，且伴隨光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的不斷改進，以半導(dǎo)體光催化劑在太陽光下進行光電轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對清潔新能源的合理利用引起研究者們廣泛關(guān)注，并且由于半導(dǎo)體類光催化劑良好的催化效果，其在降解有機污染物與產(chǎn)氫兩方面具有良好的應(yīng)用前景。
　　本文旨在研制出一種新型的N-取代羧酸聚苯胺接枝石墨烯硫化鎘量子點復(fù)合材料，以用作催化效

2、率高、循環(huán)穩(wěn)定性好的光催化劑。在該復(fù)合材料中三組分材料間通過共價接枝作用連接，不僅體現(xiàn)了良好的協(xié)同效應(yīng)和界面間作用力，還抑制了各單一組分所存在的缺陷，從而提高了可見光下光電轉(zhuǎn)換的效率。具體的研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)果如下：
　　1.以苯胺功能化的還原氧化石墨烯為基體，在原位聚合體系中引入N-苯基甘氨酸與乙酸鎘形成含鎘前驅(qū)體，再利用鎘與硫間成核機理制備出復(fù)合材料。同時，利用不同途徑制備出各種CdS及CdS類復(fù)合材料作為對比。通過利用FT-I

3、R、UV-vis、XPS、TEM、TG、Roman、PL等對不同材料的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、形貌等展開探究，結(jié)果證明了CdS量子點成功的以共價接枝的方式與石墨烯、聚苯胺相連接，且由于高速導(dǎo)電子性石墨烯的引入及N-取代羧酸聚苯胺對于硫化鎘量子點的保護，良好的抑制了CdS的易團聚及光生電子空穴易復(fù)合的缺陷。
　　2.采取滴涂法制備出各種CdS復(fù)合材料修飾電極，并通過利用CV和EIS對修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)展開探究。首先就光照與黑暗條件下，RGO

4、/NPAN-CdS修飾用量、掃描速度、pH等對于該修飾電極活性的影響進行優(yōu)化。然后經(jīng)過對比各個修飾電極的CV圖與EIS圖，得出各電極電子傳導(dǎo)能力的差異。最后通過對RGO/NPAN-CdS電極進行循環(huán)掃描以檢測其穩(wěn)定性。通過電化學(xué)檢測證明了：CdS量子點在可見光下能夠進行良好光電轉(zhuǎn)換、增強光電流，且由于石墨烯與NPAN的引入，RGO/NPAN-CdS具有更短的界面距離和更快的電子傳輸速度，在不同CdS復(fù)合材料內(nèi)其具有最高的電活性和最小的電

5、阻，且其穩(wěn)定性隨循環(huán)使用依舊保持良好，因此具有應(yīng)用于實際電化學(xué)傳感器的潛力。
　　3.在500 W氙燈光源照射下，以純CdS及不同CdS復(fù)合材料為光活性材料進行光催化降解有機污染物RhB和光催化水產(chǎn)H2反應(yīng)。首先對于RGO/NPAN-CdS的使用pH與溫度進行優(yōu)化，得出最佳使用條件。然后對比不同CdS類光活性劑降解RhB與催化產(chǎn)H2能力，得出最佳的催化效果。最后對CdS類材料光催劑的循環(huán)使用性展開探索，并通過利用TEM和XRD等對