Au-CdS復合納米材料的合成及其光催化性質(zhì)研究.pdf

1、自從1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)光照TiO2半導體電極可以分解水制氫以來，開始了非均相光催化的新紀元。從那時起，化學、物理學和材料學的專家們努力探索和了解半導體光催化的基本過程，研制新的光催化材料，使以半導體為基礎的光催化材料的研究和應用得到迅速發(fā)展。目前，光催化研究大體分為：光解水制氫、大規(guī)模污水治理、CO2還原、光催化有機無機化學反應等。近年來，光催化在環(huán)境凈化方面的研究和應用成為最活躍的領域，在實際應用中取得了激動

2、人心的成果。
　　復合功能材料的出現(xiàn)吸引了一大批學者的關注并快速發(fā)展成為了一門新興的科研領域。納米復合材料的性質(zhì)主要取決于組分、結構和形貌，根據(jù)應用領域應合理搭配材料組分、精確控制材料的形貌，才能得到高效率的光催化材料。Ⅱ-Ⅵ族半導體納米晶體光譜吸收范圍在可見光區(qū)域，其與貴金屬構成的異質(zhì)結納米結構也具有獨特的光學和電學性質(zhì)，在需要高效利用太陽能的光伏設備、光催化分解水系統(tǒng)，發(fā)光 LED、傳感器等方面有廣泛的科學研究價值和應用價值。

3、
　　本文主要研究了Ⅱ-Ⅵ族半導體CdS與貴金屬的復合納米材料，通過構建金屬-半導體異質(zhì)結，調(diào)節(jié)材料的形貌來提高太陽能的轉換效率。我們制備了兩種復合結構，它們具有相同的組分，不同的形貌，都具有很強的光催化活性。通過XRD、FE-SEM、TEM、UV-vis吸收光譜、表面增強拉曼光譜和光致發(fā)光光譜等多種手段對材料的形貌、結構和性能進行了測試。主要研究內(nèi)容和研究結果如下：
　　（1）以Au納米粒子為研究對象，利用檸檬酸鈉還原法制

4、備了3種不同粒徑的Au納米粒子，并對其結構、形貌和光學性質(zhì)進行了測試與表征。制備的Au納米粒子單層膜具有很強的表面增強拉曼散射性質(zhì)，我們把它作為SERS基底用于研究基底與SERS信號強度之間的關系。
　?。?）采用水熱法在Au粒的表面包覆CdS殼層，合成了Au@CdS核殼納米粒子。把貴金屬嵌入到半導體內(nèi)部能提高材料的光能利用率，一方面能增強可見光的捕獲能力，另一方面，金屬－半導體異質(zhì)結能促進光生電荷載流子分離和轉移。我們通過光催化

5、降解羅丹明6G實驗證實了Au@CdS核殼納米粒子具有很高的光催化活性。結合Au納米粒子單層膜，我們檢測了羅丹明6G在光催化降解過程的拉曼光譜，簡單分析了羅丹明6G分子在氧化分解時的分子結構的變化。
　?。?）為了進一步提高 Au@CdS納米粒子的太陽能轉換效率，我們通過逐步法在Au@CdS核殼納米粒子的殼層外延生長了CdS納米棒，合成了花狀Au@CdS核殼納米粒子。具有三維異質(zhì)結構的Au@CdS納米花具有更強的可見光捕獲能力，光誘