异质结半导体CdS-TiO2的制备及光催化性能研究(2)

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1.4 本文主要工作内容 8

2 CdS/ TiO2复合光催化剂的制备、表征及光催化性能研究 8

2.1 CdS/ TiO2复合光催化剂的制备 9

2.1.1 主要试剂和仪器 9

2.1.2 实验步骤 9

2.2 CdS/TiO2的表征 10

2.2.1 固体紫外测试 10

2.2.2 X射线光电子能谱表征 10

2.2.3 TEM测试 12

2.3 CdS/TiO2的光催化性能的研究 13

2.3.1 罗丹明B溶液浓度-吸光度的标定 13

2.3.2 光催化性能实验 14

2.3.3 光催化实验结果讨论 15

3 TiO2 /CdS复合光催化剂的制备、表征及光催化性能研究 16

3.1 TiO2 /CdS复合光催化剂的制备 16

3.1.1 实验步骤 16

3.2 TiO2/CdS的表征 17

3.2.1 固体紫外测试 17

3.2.1 XRD测试 18

3.2.2 TEM测试 18

3.3 TiO2/CdS的光催化性能的研究 19

3.3.1 光催化性能实验 19

3.3.2 光催化实验结果讨论 20

4 60wt%CdS/TiO2优化制备、表征及光催化性能研究 21

4.1 60wt%CdS/TiO2优化制备 21

4.2 60wt %CdS/TiO2的表征 22

4.2.1 TEM测试 22

4.3 60wt% CdS/TiO2的光催化性能的研究 24

4.3.1 光催化性能实验 24

4.3.2 光催化实验结果讨论 24

结论 27

致谢 28

参考文献 29

1 绪论

1.1背景介绍

随着现代工业和科学技术迅猛发展，不断增长的世界人口和快速提高的经济水平导致了石油、煤、天然气等不可再生能源越来越短缺，同时产生的废水和废气等也导致了环境污染问题的日趋严重，为了保护环境，应对逐渐加重的环境和能源问题，人们正在努力开发和利用新型清洁的能源，以实现可持续发展。作为可再生的太阳能是众多新能源中的首选[1]。然而迄今为止，受到材料性能的制约，太阳能的有效转化率仍然很低[2]。因此，如何高效、便捷地储存或转化太阳能成为了亟需解决的问题。半导体多相光催化剂作为一种环境友好型的新型催化剂，具有独特的光稳定、抗化学腐蚀性能，对很多有机物都具有强的吸附降解能力，且其性能稳定，价格便宜，安全无毒，使它在环境治理、新能源开发以及有机合成等领域日益受到重视[1]，尤其是水处理方面具有很大的应用前景。

目前，用于光催化降解环境污染物的光催化剂多为n型半导体的金属氧化物以及金属酸盐类物质，如TiO2、WO3、ZnO、Fe2O3、CdS、SnO2、Bi12TiO20等，TiO2 因其具有高活性, 氧化能力强, 无毒, 成本低，分布广，生物、化学和光化学稳定性好等优点, 一直处于光催化研究中的核心地位[2]，被公认为是环境治污领域最具开发前途的环保型光催化材料。然而，纳米TiO2光催化剂在环境领域的应用仍处于实验室和理论探索阶段，未实行大规模的产业化，有以下因素制约了TiO2的发展：(1)高的光生电子和空穴复合率导致了低的光量子效率；(2) TiO2的禁带较宽，只能用紫外光激发，不能有效地利用可见光和太阳能[3]。为了提高光催化效率，已经进行了许多将光吸收扩展到可见光区域的努力如敏化[4]，非金属掺杂[5,6]，与低能隙的半导体如PbS[7],CdTe[8],CdSe[9]和CdS[10-15]掺杂等。其中，由于CdS的能带窄且其导带水平高于TiO2，用CdS修饰TiO2被认为是一项重要的技术。文献综述