ZnS微-納米晶及其復(fù)合材料的可控合成及性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)化和人口的增長，有機污染物造成的環(huán)境污染及持續(xù)的能源危機成為了擺在人們面前的一個世界性的課題。因此，半導(dǎo)體光催化作用因有著清潔高效的特點而受到了廣泛的關(guān)注。作為一種眾所周知的寬帶隙（~3.6 eV）多功能材料，ZnS因具有較負的導(dǎo)帶電勢和較快的光生載流子生成速率而被認為是潛在的高效催化劑。值得注意的是，光催化作用與半導(dǎo)體尺寸、形貌、能帶等有密切關(guān)系。因此，通過材料合成工藝條件的探索來改善其光催化性能是一個非常有效的選擇。本課題主

2、要圍繞ZnS光催化劑的工藝與其結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)系進行探究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以硫代乙酰胺（TAA）為硫源，采用簡單的均勻沉淀法成功合成了具有不同尺寸的ZnS納米晶。研究了反應(yīng)溶液鋅硫比和pH值對ZnS納米晶結(jié)構(gòu)的影響，并利用甲基橙水溶液（MO）對其光催化活性進行評估。研究結(jié)果顯示，在該實驗條件下制得的ZnS產(chǎn)物均是純的立方相納米晶，而在pH=4， Zn/S為2:1時產(chǎn)物是分散的微球結(jié)構(gòu)。其中，pH=7，Zn/S為1:2時所

3、制備的 ZnS納米晶具有良好的分散性和最大的比表面積，并且展現(xiàn)了更加優(yōu)異的光催化降解能力。除此之外，光催化捕獲實驗結(jié)果證實超氧自由基（O2-）在MO的光催化降解中起著最主導(dǎo)作用。⑵基于均勻沉淀法合成ZnS納米晶工藝條件，采用微波水熱法合成了不同形貌的ZnS微球。研究了溶液鋅硫比、硫源和溫度與ZnS納米晶的物相、結(jié)構(gòu)和光催化活性的關(guān)系。研究結(jié)果顯示，以TAA為硫源所制備產(chǎn)物有更小的尺寸和更優(yōu)異的光催化活性。隨著 S2-含量的增加，ZnS產(chǎn)

4、物的尺寸逐漸減小且產(chǎn)物的光催化活性不斷增強。當TAA為硫源，鋅硫比為2:1、1:1、1:2時，ZnS產(chǎn)物分別是線團狀、多級球狀和顆粒狀結(jié)構(gòu)。其中鋅硫比為1:2，溫度為170℃時的產(chǎn)物因具有小的尺寸和好的分散性而表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化活性。在紫外光照射20 min后對甲基橙的降解率達到了98.6％。⑶以葡萄糖為碳源，利用簡單的微波水熱法快速合成了表面沉積薄碳層的ZnS@C微球復(fù)合結(jié)構(gòu)粉體。在0~2 h范圍內(nèi)表面薄碳層厚度隨著反應(yīng)時間的增加而