CdS光催化劑的制備及其改性研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源短缺是制約當(dāng)今社會發(fā)展的兩大關(guān)鍵性因素。氫能由于可再生、來源廣、清潔等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的電解水相比，利用豐富的太陽能催化分解水制取氫能是一種具有廣闊應(yīng)用前景的手段。自1972年光催化分解水被報(bào)道以來，大量的半導(dǎo)體光催化劑被開發(fā)，但其中僅少數(shù)可響應(yīng)可見光。其中，金屬硫化物半導(dǎo)體特別是CdS因其帶隙窄、可以響應(yīng)可見光、高的催化活性等優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛關(guān)注。因此，本論文以CdS作為研究主體，以期制備具有優(yōu)異可見光響應(yīng)及高

2、催化效率的光催化劑。
　　本論文通過采用超聲輔助法和氫氧化鈉輔助合成法分別制備了高效的Bi2S3/CdS復(fù)合光催化劑及高活性、高穩(wěn)定性的CdS光催化劑，并系統(tǒng)的研究催化劑的晶體結(jié)構(gòu)，微觀形貌，光生載流子的分離情況對催化劑的催化性能的影響。
　　通過超聲輔助法在室溫下制備了高效的Bi2S3/CdS復(fù)合光催化劑，其BET比表面積高達(dá)96m2·g?1。經(jīng)過FESEM及TEM測試發(fā)現(xiàn)，所合成的復(fù)合光催化劑為納米微晶組成的微球結(jié)構(gòu)。H

3、RTEM觀察可以發(fā)現(xiàn)獨(dú)立的Bi2S3與CdS的相，并且Bi2S3納米晶鑲嵌約CdS微球中。通過GC-MS定性分析了超聲合成過程中有機(jī)化合物，推測了催化劑在超聲過程中可能的合成機(jī)理。PL測試發(fā)現(xiàn)，光生載流子在Bi2S3與CdS異質(zhì)結(jié)構(gòu)中被有效的分離。在最優(yōu)的Bi2S3復(fù)合比情況下，Bi2S3/CdS(x=0.15)樣品的光催化分解水制氫性能高達(dá)5.5mmol·h-1·g-1，是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的光催化材料。
　　通過NaOH輔助

4、的固相法合成了高效、穩(wěn)定的CdS光催化劑。XRD測試表明所合成的CdS為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并且衍射峰出現(xiàn)了一定的寬化。FESE M及TEM測分析發(fā)現(xiàn)所合成的催化劑為納米顆粒團(tuán)聚而成的塊體催化劑。調(diào)節(jié)催化劑合成的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)數(shù)，確定最佳的合成條件為氫氧化鈉投料量為摩爾比1:1，反應(yīng)溫度300℃、反應(yīng)時(shí)間4h。優(yōu)化催化反應(yīng)過程中的反應(yīng)參數(shù)，確定最佳的催化條件為催化劑用量0.015g，犧牲劑濃度為Na2S1.0mol/L，Na2SO30.6mol/L