大孔半導(dǎo)體及其復(fù)合物薄膜的光催化-光電性能研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源短缺是當(dāng)前人類所需解決的重大問題，是我國實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和建設(shè)和諧社會所要優(yōu)先考慮的重大課題，也是世界各國的共同課題之一。TiO2等半導(dǎo)體氧化物在光伏技術(shù)、光解水制氫技術(shù)以及光催化環(huán)境凈化技術(shù)等方面具有重要的應(yīng)用前景。本文針對這類半導(dǎo)體氧化物如何有效利用太陽光的問題，主要研究了大孔結(jié)構(gòu)對于半導(dǎo)體氧化物及其復(fù)合物的光催化/光電性能的影響。主要結(jié)果與創(chuàng)新點如下：
　　 1.采用FeCl3水解逐層沉積法制備了三維有序F

2、e2O3薄膜。在有H2O2存在、可見光照射情況下，該大孔薄膜降解染料的速率常數(shù)是無孔納米晶α-Fe2O3薄膜的2.4倍，并具有良好的光穩(wěn)定性。由于獨特的納米結(jié)構(gòu)以及規(guī)則的三維有序大孔結(jié)構(gòu)，使大孔薄膜能夠捕獲更多的光能量，具有質(zhì)量傳輸效應(yīng)。采用變角固相單色光催化實驗研究了光子帶隙對三維有序大孔Fe2O3薄膜的光催化活性的影響，結(jié)果表明在三維有序大孔Fe2O3薄膜光子帶隙的紅邊存在明顯的慢光子光催化增強效應(yīng)。
　　 2.以PS微球為

3、模板，用磁控濺射方法制備了二維有序大孔ZnO薄膜。結(jié)果表明，該大孔ZnO薄膜的降解染料速率常數(shù)是無孔ZnO薄膜的2.3倍，這是因為二維有序大孔ZnO薄膜具有獨特的二維孔洞結(jié)構(gòu)，有效提高了對于太陽光的吸收效率。用適量的Ag納米顆粒修飾二維有序大孔ZnO薄膜可利用表面等離子增強效應(yīng)進(jìn)一步提高光催化活性。
　　 3.采用逐層水解鈦酸四丁酯制備三維有序大孔TiO2薄膜，并用連續(xù)離子沉積法對其進(jìn)行CdS量子點敏化，研究了CdS量子點敏化三

4、維有序大孔TiO2薄膜降解結(jié)晶紫的可見光催化性能。結(jié)果表明CdS量子點敏化三維有序大孔TiO2薄膜具有高的可見光催化活性，原因在于三維有序的大孔結(jié)構(gòu)和CdS量子點敏化的共同作用。
　　 4.采用熱注入法，制備了單分散硫化鉛量子點，將PbS量子點沉積到三維有序大孔TiO2薄膜上，并且用CBD法對其進(jìn)行CdS量子點包覆。相比CdS量子點單敏化三維有序大孔TiO2薄膜，采用PbS/CdS量子點共敏化三維有序大孔TiO2薄膜作為光陽極，