半导体纳米复合结构质料的微波法可控制备及其光催化性能研究.pdf

半导体纳米复合结构材料的微波法可控制备及其光催化性能 研究 摘要 水体中微量有毒有机物如染料和聚合物添加剂的存在，引起了严重的环境污染问 题和身体健康问题。近年来，为解决这些问题采取了很多措施，包括：化学氧化、溶 液萃取、过滤、吸附和光催化等。在这些方法中，光催化降解有机污染物技术作为一 种廉价、简便、高效、无二次污染的环境治理方法倍受人们的关注。本文对半导体光 催化技术的原理，影响半导体光催化剂光催化性能的主要因素进行了简单的综述。在 此基础上，确定以半导体纳米复合结构材料光催化体系作为研究对象，以微波辐射方 法为主要合成方法，制备了多种类型的复合光催化剂，并研究了其光催化降解有机染 料性能。本文的主要研究内容包括以下四个部分： · 1．CdS包覆胶质炭球复合材料的微波合成及其增强的光催化性能测试 本章内容采用微波辐射方法，将CdS纳米颗粒成功负载在炭球表面，并对复合 材料的光催化性能进行了测试。首先将Cd2+吸附在炭球表面，通过微波辐射引入硫 源得到了C／CdS复合材料。采用这种方法制备的杂化球具有很好的均匀性和分散性， CdS壳层的厚度可以通过微波时间来改变和控制。此外，CdS纳米球也采用同样的方 法合成，对微波时间的影响也进行了研究。光催化性能测试表明在相同测试条件下， 这些杂化球在可见光照射下表现出较CdS纳米球更优越的光催化性能。通过在N2中 墨化炭)，并对CdS纳米颗粒与不同炭层的协同作用对光催化性能的影响做了系统的 研究。结果表明，利用石墨化炭优越的电子传输性能，CdS纳米颗粒与石墨化的炭可 以形成理想体系来提高光生电子与空穴的分离，进而提高了光催化效率。 2．磁场诱导的同轴一维链状Fe304／C／CdS复合材料的合成及其作为可再生高效光催 化剂在水处理方面的应用 l 我们采用磁场诱导自组装和微波辅助沉积法制备了同轴一维链状Fe304／C／CdS的 纳米链结构。首先，Fe304纳米球和葡萄糖在磁场诱导下通过水热炭化成功合成了 Fe304／C一维结构，其中，炭层的厚度约为10nin，有稳定Fe304链的作用。然后， 采用微波法将CdS纳米颗粒沉积在链状模板上。进一步的研究表明制备的磁性复合 材料在可见光照射下可有效降解有机污染物。这种新的合成方法不仅局限在特殊的材 料上，它也可以用在其它可分离的一维磁性模板负载半导体纳米晶复合光催化剂上。 3．以炭，金属硫化物为模板制备金属氧化物空心球 本章采用新颖而温和的方法制备了炭／硫化物核．壳结构模板进而得到具有良好稳 定性的金属氧化物空心球。与传统的直接吸附离子模板法不同，我们首先利用微波法 在炭球表面包覆了连续相的金属硫化物，再通过后续煅烧将炭除去得到金属氧化物空 心球。这种方法的优势在于得到的空心球有很好的抗变形、抗塌陷以及抗收缩能力。 并以ZnO空心球为例研究了其在紫外光照射下的光催化性能。 4．磁性可回收的丫-Fe203／ZnO双层结构空心球的制备及其光催化性能研究 我们采用多步法制备了磁性可回收的巢状双层结构7-Fe203／ZnO空心球。这些结 构是由),-Fe203空心球和镶嵌在其表面的ZnO纳米片组成的。更重要的是，制备的复 合材料能够在可见光照射下降解多种有机染料如亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB) 可作为重复使用的光催化剂。 关键词：微波辅助法；半导体纳米结构；光催化活性 OF CONn之OLLABLESYNTHESIS NANoSl7RUCTURESVIAMICRoⅥ么蜗厄一ASSISTED IYTICACTⅣITy ANDTHEIRPHOTOCp匹A ABSTRACT The ofatraceamountoftoxic as and presence organiccompounds，SnChdyes w