ⅤA-ⅥA族化合物的微結(jié)構(gòu)控制與光催化性能研究.pdf

1、本論文主要圍繞VA-VIA族半導(dǎo)體材料Bi2S3、Bi2Se3、Sb2S3和Sb2Se3的微結(jié)構(gòu)控制以及以甲基橙作為模擬廢水研究Bi2S3對(duì)TiO2的助催化性能展開研究。具體內(nèi)容如下： 以氯化鉍(BiCl3)和硫化鈉(Na2S'9H2O)為原料，酸性條件下120℃-180℃水熱反應(yīng)(4-12)h得到Bi2S3納米棒。討論了反應(yīng)時(shí)間、溫度和pH值對(duì)產(chǎn)物形貌的影響以及納米棒形成的機(jī)理。制備方法簡單，條件容易控制，產(chǎn)物形貌均勻，未見文

2、獻(xiàn)報(bào)道。以硝酸鉍、硫代乙酰胺為原料，氨三乙酸作為配位劑，利用水熱法制備得到了形貌均勻的Bi2S3納米帶，寬度約為100nm與塊體材料相比Bi2S3納米帶的拉曼位移峰紅移了41 cm-1，體現(xiàn)了納米Bi2S3的表面效應(yīng)。紫外-可見吸收光譜研究發(fā)現(xiàn)Bi2S3納米帶在450 nm左右有吸收；根據(jù)(ahv)2～hv的關(guān)系曲線，得到Bi2S3納米帶的Eg約為1.58 eV，與塊體Bi2S3(1.3 eV)相比增加了0.28eV，在光電領(lǐng)域有潛在的

3、應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)其他條件不變，以檸檬酸代替氨三乙酸作為配位劑，180℃水熱反應(yīng)12 h，得到粒徑大約為20 nm的Bi2S3納米顆粒，比較均勻。以硝酸鉍、硫粉為原料，乙二醇為溶劑，180℃下反應(yīng)12 h，得到Bi2S3薄片。首次以硫脲、硝酸鉍、乙二醇為原料，通過微波法在很短的時(shí)間內(nèi)制備得到了大量刺猬形的Bi2S3微晶，詳細(xì)討論了時(shí)間、原料對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，確定最佳微波反應(yīng)時(shí)間為3 min，并且提出了產(chǎn)物形成的機(jī)理。另外首次把微波法和固相反應(yīng)

4、結(jié)合制備得到了花形結(jié)構(gòu)的Bi2S3微晶。討論了反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，得到了該微晶的形成過程為：首先生成幾個(gè)小的棒束，然后幾個(gè)小的棒束自組裝構(gòu)成花形超結(jié)構(gòu)，以黑藥的鉍鹽作為單原料前軀體，通過水熱分解，得到Bi2S3納米晶。研究了反應(yīng)溫度、時(shí)間和表面活性劑對(duì)產(chǎn)物晶粒尺寸和形貌的影響，得出最佳反應(yīng)條件為180℃、48h。 以氯化銻(SbCl3)和硫化鈉(Na2S'9H2O)為原料，在酸性條件下，120-180℃，反應(yīng)24h得到了空

5、心橄欖形Sb2S3微晶，長軸約為10μm，短軸為5μm，殼是由幾層(800×400×100)nm的塊狀結(jié)構(gòu)自組裝而成。討論了反應(yīng)時(shí)間、溫度和pH值對(duì)產(chǎn)物形貌的影響以及橄欖結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理。該結(jié)構(gòu)未見文獻(xiàn)報(bào)道。另外以氯化銻和硫脲為原料，乙醇胺為溶劑，180℃下反應(yīng)12 h，得到棒狀Sb2S3微晶。 以亞硫酸鈉、硒粉為原料制備得到的硒代硫酸鈉作為硒源，三氯化鉍作為鉍源，酸性條件下通過水熱法制備得到六邊形Bi2Se3納米片。討論了pH值

6、以及不同的表面活性劑對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)：制備六邊形Bi2Se3納米片的最佳實(shí)驗(yàn)條件是：酸性(正好使鉍離子不水解為宜)，不加任何助劑，180℃下反應(yīng)12 h。 以氯化銻、酒石酸和硒粉為原料，DMF為溶劑，180℃下反應(yīng)4 h，得到正交晶型的超長Sb2Se3納米帶，寬度約為20 nm，比較均勻。與其它文獻(xiàn)(t≥18 h)相比，大大縮短了制備時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)：溶劑DMF對(duì)產(chǎn)物的形貌起著重要作用；表面活性劑的種類和質(zhì)量對(duì)產(chǎn)物形貌也

7、有影響。(0.3-0.45)g酒石酸作為反應(yīng)助劑的反應(yīng)能夠得到大量的Sb2Se3納米帶。 利用浸漬法制備了不同質(zhì)量比的Bi2S3/TiO2，以甲基橙作為模擬廢水研究其在紫外光照射下對(duì)再生降解的影響，發(fā)現(xiàn)Bi2S3與TiO2的質(zhì)量比為4％時(shí)催化效果最佳，降解時(shí)間比使用純TiO2時(shí)縮短了10分鐘；通過機(jī)械法制備得到不同質(zhì)量比(5-20)％的Bi2S3/TiO2，考察了其在紫外光下降解甲基橙的情況，并考察了機(jī)械混合中研磨時(shí)間對(duì)催化效果