ZnO-CdS納米陣列光解水制氫效率的研究.pdf

1、氫能作為二次能源，具有綠色清潔、能量高、可貯存運輸?shù)戎T多優(yōu)點，是新世紀最理想的一種無污染綠色能源。光催化制備氫氣為低成本生產(chǎn)氫氣提供了可能。在眾多半導體光催化材料中，CdS具有很窄的禁帶寬度(2.4 eV)，可以吸收利用可見光，同時又具有合適的陰極平帶電位。ZnO作為直接帶隙半導體，電子的遷移率和導帶能級都很高，尤其是一維ZnO納米棒陣列光散射效應使它的光吸收增加，并且合成方法簡便。將ZnO、CdS復合構建type-Ⅱ異質(zhì)結(jié)光催化劑最大

2、限度的發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，但ZnO/CdS異質(zhì)結(jié)光催化制備氫氣的效率和穩(wěn)定性偏低制約其進一步的發(fā)展和應用。本文通過水熱法在FTO導電玻璃表面制備出超長的ZnO納米陣列薄膜;化學浴沉積法在ZnO納米陣列表面沉積一層致密的CdS納米顆粒層，制備出ZnO/CdS納米陣列異質(zhì)結(jié);采用了XRD、SEM、TEM、EDS表征納米陣列的相組成、元素組成、形貌結(jié)構;采用UV-vis、PL表征了納米陣列的透光程度、禁帶寬度和發(fā)光波長;并通過電化學工作站的三電

3、極系統(tǒng)對ZnO/CdS納米陣列光催化性能進行了探究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了各種工藝參數(shù)，如醋酸鎘、醋酸銨、硫脲、pH值等對化學浴沉積過程和ZnO/CdS納米陣列結(jié)構的影響。結(jié)果表明，這些工藝參數(shù)對化學浴沉積CdS的晶粒尺寸、沉積速率、致密度等有重要影響。該研究為在ZnO納米棒陣列表面均勻致密敏化CdS層提供了一個簡單、有效的方法，并可以在實際生產(chǎn)中應用。研究了退火溫度對ZnO/CdS納米陣列光催化活性和穩(wěn)定性的影響。研

4、究表明升高退火溫度可提高CdS的結(jié)晶度，并在ZnO和CdS之間形成一個(ZnxCd1-x)S緩沖層，界面缺陷減少，電子注入效率提高，并且有效防止了光解水過程中ZnO受堿性電解質(zhì)溶液的腐蝕，從而使得光催化效率和穩(wěn)定性均顯著提高。ZnO/CdS納米陣列的光電流密度最高達5.1 mA/cm2（0.2 V vs Ag/AgCl），并且光電流測試的穩(wěn)定性保持在12h衰減24％。⑶研究了CdCl2修飾后退火處理對ZnO/CdS納米陣列光催化活性和穩(wěn)