【摘 要】
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过渡金属硫化物具有窄的带隙与合适的导带和价带位置,是一类具有广阔应用前景的可见光催化剂,但其光催化制氢活性往往很低,且容易发生光腐蚀。其中光生电子和空穴的复合是限
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过渡金属硫化物具有窄的带隙与合适的导带和价带位置,是一类具有广阔应用前景的可见光催化剂,但其光催化制氢活性往往很低,且容易发生光腐蚀。其中光生电子和空穴的复合是限制光催化反应效率的主要原因之一。如何进一步延长激发的电荷分离态的寿命,并将电子进一步传输和利用,是光催化反应最关键的本质问题。本论文旨在将“结”的理念应用于光催化剂体系设计,探索经济、安全、环保的液相纳米组装技术在温和条件下构建纳米硫化物异质结复合体系,实现光生载流子在纳米结界面上的高效矢量传递,改善硫化物的光催化活性和稳定性。主要研究内容包括:首先采用溶剂热技术,在十二烷基硫醇/乙二胺二元混合溶剂中,制备了六方相CdS的纳米棒。其次选取结构简单、且经济、安全、环保的生物小分子L-胱氨酸为硫源及配体、CdS的纳米棒为前驱体、水为反应介质、NaOH作为pH值调节剂,依据Ag2S和CdS在水中Ksp(Ksp,CdS=8.0×10-27,Ksp,Ag2S=5.0×10-50)的差异,在室温下采用离子交换技术缓慢生长出点缀式结构的Ag2S/CdS纳米复合材料,并用XRD、EDS、TEM、HRTEM、XPS、FTIR、Uv-Vis等表征技术对其结构和性质进行综合表征。结果表明:CdS和Ag2S在原子层次上形成异质结,这种异质结的形成有可能会促进光生载流子在界面间的高效传递,抑制电子与空穴的复合,从而大幅度改善材料的光催化活性与稳定性。该室温离子交换法制备硫化物纳米结的技术为构筑高效、稳定、经济环保的可见光光催化剂体系提供了新思路。
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