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硫化物半导体材料通常具有可见光和短波近红外区域的吸收能力,是一种具有潜在应用价值的可见光响应半导体光催化剂,然而也面临着一些问题如稳定性差,本身容易发生光腐蚀等,从而限制了该类光催化材料的实际应用。类石墨纳米氮化碳(g-C3N4)是一种新型的半导体材料,具有原料廉价丰富、无毒环保、稳定性好等优势,但存在光生电子-空穴易复合、光催化过程量子效率低等缺点。为了弥补硫化物、g-C3N4各自的不足,研发出新型、高效的可见光响应光催化材料,本论文以多孔g-C3N4材料为母体,在其表面组装CdIn2S4、ZnS、ZnIn2S4等客体光催化材料,构筑了三种硫化物/g-C3N4复合光催化材料体系,采用多种分析测试方法对复合材料进行了表征,并对它们的光催化性能进行了研究,进一步探讨了光催化机理。具体研究结果如下: 1.通过水热法合成了不同比例的CdIn2S4/g-C3N4复合光催化材料,采用XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS等方法对制备的复合材料进行了表征,结果表明,CdIn2S4与g-C3N4成功复合,并形成了二维界面。通过可见光降解甲基橙(MO)的实验考察了复合材料的可见光催化活性,实验结果显示,30%CdIn2S4/g-C3N4复合材料在100 min时降解10 mg/L的MO可达90%,远远高于单纯CN的降解效率,并有良好的稳定性。CdIn2S4/g-C3N4复合材料光催化机理的探讨发现,在光解染料的过程中,起主要作用的是空穴和超氧自由基。 2.通过简单的沉淀法制备了不同比例的ZnS/g-C3N4复合型光催化材料,采用XRD、TEM、UV-Vis DRS、PL等方法对制备的复合材料进行了表征,结果表明,ZnS微球成功修饰到g-C3N4纳米片的表面,并形成了紧密的接触面。光催化分解水制氢实验表明,所制备的所有复合样品的产氢活性都明显优于单纯的ZnS和g-C3N4,当ZnS含量为50%时产氢效率最优,达到194μmol·h-1·g-1,并具有良好的稳定性。ZnS/g-C3N4复合材料的光催化机理研究显示,该复合材料的光催化活性显著提高的主要原因是,ZnS和 g-C3N4之间具有协同作用,从而有助于光生载流子的分离。 3.采用水热法制备了g-C3N4/C/ZnIn2S4三元复合纳米光催化材料,这是首次以纳米碳作为电子介质构建 Z-型光催化体系。通过 XRD、XPS、TEM、FT-IR、PL、BET、UV-Vis DRS等方法对三元复合纳米材料进行了表征,结果表明,g-C3N4、C、ZnIn2S4三者有效复合为 ZnIn2S4/C/g-C3N4三元光催化材料。考察了ZnIn2S4/C/g-C3N4复合材料光催化分解水制氢的性能,结果显示,与单纯g-C3N4,ZnIn2S4,g-C3N4/ZnIn2S4,C/g-C3N4,以及 C/ZnIn2S4相比,Z-型光催化体系 g-C3N4/C/ZnIn2S4的产氢效率最高,并具有良好的稳定性。通过对g-C3N4/C/ZnIn2S4 Z-型复合材料的光催化机理研究发现,纳米碳的引入,是大幅度提高该三元光催化材料产氢活性的主要原因。