乙二胺溶剂热法制备CdxZn1-xS固溶体及其光催化还原硝基苯的性质研究

论文摘要

半导体纳米材料由于量子尺寸效应、体积效应、表面效应、介电限域效应、宏观量子隧道效应等而具有独特的光学和催化性能。半导体光催化是在20世纪70年代兴起并发展起来的一种“绿色”、高效的技术,在环境治理、能源再生和有机物合成方面都具有应用价值。为了充分利用太阳光资源,设计高效、可见光响应的光催化剂是发展光催化技术的关键。在溶剂热反应中,溶剂对产物的物相、形貌、粒径等都会产生一定的影响,进而影响到其化学性质。本论文主要致力于半导体纳米光催化剂的改性研究：在乙二胺-水的混合溶剂（v/v=1：1）中,通过调节CdCl2’2.5H20.ZnCl2的投料比,成功制备了一系列CdxZn（1-x）S固溶体材料,同时探讨了反应溶剂对产物的影响；产物的光催化性质以对硝基苯的光催化还原来衡量,具体归纳如下：在乙二胺-水（v/v=1：1）的混合溶剂中,通过调节Cd2+和Zn2+的投料比,成功制备了一系列一维、六方相的CdxZn（1-x）S（x=0-1）固溶体材料,研究发现固溶体材料的微观结构、X射线衍射花样、能带结构、光学性质和比表面积均随x值的变化呈现规律性的变化。固溶体的光催化性能通过光催化还原硝基苯的能力来加以验证,无氧甲醇溶剂作为空穴牺牲剂。光催化实验结果表明亚硝基苯和苯胺是主要的还原产物,Cd073Zno.27S在可见光下具有最佳的催化性能,紫外光下ZnS最佳；这和固溶体的微观结构、禁带宽度、导带电势、比表面积等因素有关。以同等物质的量的CdCl2’2.5H20和ZnCl2为反应物,无水乙二胺和水为反应溶剂,探讨了溶剂对产物的影响。研究发现溶剂对固溶体的化学组成、微观结构、比表面积和表面吸附基团均有很大影响,进而影响到其能带结构和光催化性能。受其表面吸附基团的影响,在乙二胺-水的混合溶剂中合成的材料具有最好的光催化性质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 半导体纳米材料
• 1.2.1 半导体纳米材料的分类
• 1.2.2 半导体纳米材料的特异性能
• 1.2.2.1 量子尺寸效应
• 1.2.2.2 表面效应
• 1.2.2.3 介电限域效应
• 1.2.2.4 体积效应（小尺寸效应）
• 1.2.2.5 宏观量子隧道效应
• 1.3 半导体光催化
• 1.3.1 半导体光催化技术简介
• 1.3.2 半导体光催化原理
• 1.3.3 半导体光催化的应用
• 1.3.3.1 光催化净化污水
• 1.3.3.2 光催化净化气体
• 1.3.3.3 光催化抗菌
• 1.3.3.4 光催化合成
• 1.3.4 半导体光催化剂的改性
• 1.3.4.1 贵金属沉积
• 1.3.4.2 离子掺杂
• 1.3.4.3 复合半导体
• 1.3.4.4 半导体光敏化
• 1.3.4.5 半导体固溶体
• 1.3.4.6 设计新型光催化剂
• 1.4 本论文的选题背景和研究内容
• 参考文献
• xZn_（1-x）S固溶体及其光催化还原硝基苯的性质研究'>第二章 乙二胺溶剂热法制备Cd_xZn_（1-x）S固溶体及其光催化还原硝基苯的性质研究
• 2.1 引言
• 2.2 制备
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 实验过程
• 2.2.3 样品表征
• 2.2.4 光催化性质测试
• 2.2.4.1 光催化反应
• 2.2.4.2 光催化产物分析
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 样品组成和物相表征
• 2.3.2 样品的光学性质表征
• 2.3.3 样品的形貌和微观结构分析
• 2.3.4 样品的表面结构分析
• 2.3.5 样品的比表面和孔径结构分析
• 2.3.6 反应溶剂乙二胺对固溶体的影响
• 2.3.7 样品的光催化性能测试
• 2.4 小结
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士期间完成的论文和专利
• 2 core-shellheterostructures'>Synthesis and photocatalytic activity of one-dimensional CdS@TiO₂core-shellheterostructures
• 学位论文评阅及答辩情况表