论文部分内容阅读
ZnS是一种重要的II-VI族直接带隙半导体材料,在自然界中主要以闪锌矿和纤锌矿的形式存在,在室温下(300K),闪锌矿结构的ZnS的禁带宽度Eg=3.54eV,纤锌矿结构的ZnS的禁带宽度Eg=3.71eV。随着科技的发展,纳米ZnS半导体材料因其独特的电学和光学性能逐渐成为科研工作者的研究焦点,在电致发光、光致发光、传感器、光催化等领域得到了广泛的应用,其中,光催化降解是近年来兴起的一种治理环境污染的有效方法,是纳米半导体材料研究的前沿与热点。目前,已有报道的制备ZnS的方法有很多,有化学气相沉积法,磁控溅射法,微乳液辅助合成法,但上述方法普遍较为复杂,制备周期长,成本较高且重复性较低。本文采用简便的水热法制备了ZnS纳米球,ZnS纳米线,并开创性地使用水热合成法制备了Ag/ZnS核壳结构纳米棒,对其成分、形貌、生长机理、光催化性能及机理进行了深入系统的分析。主要结果如下：1.以CTAB作为催化剂,采用水热法制备了ZnS立方闪锌矿的纳米球状结构,探讨了反应时间对样品形貌的影响,ZnS纳米球是在CTAB作用下由ZnS纳米颗粒发生自组装而形成的,其UV-vis吸收峰随粒径尺寸增大而增强,同时发生蓝移；PL发射峰位于480nm处,强度也随颗粒尺寸增大,光催化实验结果显示反应12h制得的ZnS纳米球样品具有最优的光催化降解性能,同时,制备的ZnS纳米材料的光催化性能均优于普通ZnS体材料。2.以PVP作为催化剂,采用溶剂热法制备了纤锌矿结构的ZnS纳米棒,在PVP的作用下ZnS纳米颗粒沿[001]晶向吸附生长,最终形成纳米棒结构。纳米棒的紫外吸收峰位于340nm处,PL发射峰在470nm左右,纳米棒的光催化性能比ZnS纳米球的弱,但仍优于市售ZnS体材料。3.为提升ZnS纳米材料的光催化性能,将ZnS纳米颗粒与制备的Ag纳米线进行复合,制得Ag/ZnS核壳结构纳米棒,纳米棒是由ZnS纳米颗粒在CTAB的作用下在Ag纳米线表面吸附、生长包覆而成的。纳米棒的紫外吸收能力较ZnS纳米球有大幅度的提升,光催化性能也明显优于ZnS纳米球材料。