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(huì)發(fā)展的兩大關(guān)鍵性因素。氫能由于可再生、來(lái)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(yáng)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(lái)，大量的半導(dǎo)體光催化劑被開(kāi)發(fā)，但其中僅少數(shù)可響應(yīng)可見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)光響應(yīng)及高

2、催化效率的光催化劑。
　　本論文通過(guò)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(duì)催化劑的催化性能的影響。
　　通過(guò)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(guò)FESEM及TEM測(cè)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(guò)GC-MS定性分析了超聲合成過(guò)程中有機(jī)化合物，推測(cè)了催化劑在超聲過(guò)程中可能的合成機(jī)理。PL測(cè)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(guò)NaOH輔助

4、的固相法合成了高效、穩(wěn)定的CdS光催化劑。XRD測(cè)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(cè)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(guò)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