【摘 要】
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过去几十年中,随着煤、天然气等不可再生资源的消耗,能源危机和环境污染问题日益严峻,光催化技术因可以利用太阳能分解水生成氢气,对污染物也有较好的降解效果而受到研究者广泛关注。但半导体光催化剂往往存在自身电子空穴复合率高、光腐蚀严重等不足,限制了光催化性能的提升。因此,寻找性能优越的光催化材料并通过适当的改性方法提高其光催化性能成为研究的热点。g-C3N4是一种新型的光催化材料,其本身不含金属元素,具
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过去几十年中,随着煤、天然气等不可再生资源的消耗,能源危机和环境污染问题日益严峻,光催化技术因可以利用太阳能分解水生成氢气,对污染物也有较好的降解效果而受到研究者广泛关注。但半导体光催化剂往往存在自身电子空穴复合率高、光腐蚀严重等不足,限制了光催化性能的提升。因此,寻找性能优越的光催化材料并通过适当的改性方法提高其光催化性能成为研究的热点。g-C3N4是一种新型的光催化材料,其本身不含金属元素,具有较宽的吸收光谱范围,但其较小的比表面积和不规则的形貌减弱了电子的迁移能力,限制了其光催化性能。Cd0.5Zn0.5S固溶体是在Cd S基础上通过引入杂原子（锌）形成,利用能带调控,改善了Cd S电子空穴对快速复合的问题,具备优异的光催化性能。但其本身存在光腐蚀严重的缺点。结合两种光催化剂的特点,论文利用水热法和煅烧法分别合成不同形貌的Cd0.5Zn0.5S/g-C3N4异质结材料,结合缺陷位引入、外建电场构筑等改性方法,以实现光催化性能的进一步提升。利用水热法制备不同质量分数的Cd0.5Zn0.5S/g-C3N4（CZS/CN）光催化剂,对光催化制氢性能和降解Rhodamine B性能进行测试,测试结果表明Cd0.5Zn0.5S负载量为30%时,片状Cd0.5Zn0.5S/g-C3N4（SC-CZS/CN-30）的光催化性能最佳,在此基础上,制备含硫缺陷的片状30wt%Cd0.5Zn0.5S/g-C3N4（SC-VS-CZS/CN-30）,EPR测试结果中g=2.007处的特征峰证明了硫缺陷的存在,Tauc曲线测试结果证明缺陷位的存在可减小带隙宽度,载流子更易被激发生成,样品的光催化制氢性能为5354μmol·g-1·h-1,20分钟20 mg的光催化剂可完成50 ml浓度为20 mg/L Rhodamine B的降解,显著提高了光催化性能。结合聚合物压电材料聚偏二氟乙烯（PVDF）制备含有硫缺陷的管状30wt%Cd0.5Zn0.5S/g-C3N4（TU-CZS/CN-30）光催化薄膜材料,其具备优异的光催化性能,原因主要为中空管状结构具有较大比表面积(44.8756 m~2·g-1),为光催化反应提供了更多的反应活性位点。PVDF的压电效应构建的极化电场和Cd0.5Zn0.5S/g-C3N4异质结构造的内建电场相协同,进一步提升电子空穴的分离利用效率。本论文从形貌调控、缺陷位构造,构筑外建电场等角度对Cd0.5Zn0.5S/g-C3N4光催化材料进行了改性并提升了其光催化性能,为该类光催化剂的设计改性提供了实验支持。
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