基于CdS納米粒子的核殼結(jié)構(gòu)光催化劑的制備與應(yīng)用.pdf

1、二十一世紀(jì)人類面臨和急需解決的一個問題是環(huán)境污染。近年來，人們發(fā)現(xiàn)光催化反應(yīng)具有速度快、條件溫和、降解有機(jī)物完全等優(yōu)越性能，從而成為一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)。因此，光催化劑的選擇與制備就成為了我們的研究熱點(diǎn)。而作為光催化劑，CdS能隙較窄，禁帶寬度約為2.4 eV，能夠被可見光激發(fā)，而且它具有制備成本低廉，工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)。然而鑒于純的CdS在太陽光照條件下不穩(wěn)定，易發(fā)生光腐蝕;而且純的CdS在催化降解后存在一定程度的二次污染?？梢酝ㄟ^

2、復(fù)合其它材料制備納米復(fù)合材料來解決以上問題。本文的主要研究工作有:
　　1、采用60Coγ-射線輻射法，以氯化鎘和硫代硫酸鈉為原料，以異丙醇作為催化劑，PVP為穩(wěn)定劑制備具有單分散性的CdS納米粒子。此外，我們研究不同鹽濃度和乙醇用量對CdS形貌、CdS納米粒子粒徑和粒徑分布的影響。用XRD和HRTEM譜圖，表征了CdS納米粒子的結(jié)構(gòu)屬于閃鋅礦結(jié)構(gòu)。用TEM照片，對CdS納米粒子的形貌和單分散性進(jìn)行了表征。通過對比一系列配方下制備

3、的CdS的TEM，研究了鹽濃度和乙醇用量對制備的CdS納米粒子粒徑、粒徑分布和分散性的影響。
　　2、以制備的單分散CdS為原料，用原位水解TEOS法制備了具有單分散性的核殼結(jié)構(gòu)的CdS/SiO2納米復(fù)合微球。用FT-IR譜圖對納米復(fù)合微球組成進(jìn)行分析，用TEM對CdS/SiO2復(fù)合微球的形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明改變催化劑、水醇體系、水含量以及用量，得到的CdS/SiO2納米復(fù)合微球殼厚不同。通過改變反應(yīng)中水的用量和TEOS的濃度，

4、可以得到28 nm到105 nm不同殼厚的CdS/SiO2納米復(fù)合微球。實(shí)現(xiàn)了CdS/SiO2納米復(fù)合微球殼厚的可控。我們關(guān)注于降低CdS/SiO2納米復(fù)合微球光催化分解MB后殘留的Cd2+濃度。研究結(jié)果表明CdS/SiO2納米復(fù)合微球的光催化活性較純CdS有一些降低，然而CdS/SiO2納米復(fù)合微球的光穩(wěn)定性有明顯提高，而且殘留的Cd2+濃度有明顯降低。
　　3、以制備的具有核殼結(jié)構(gòu)的單分散CdS/SiO2納米復(fù)合微球?yàn)樵?，?/p>

5、MPS(3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷）改性后以分散聚合法制備具有核-殼-殼結(jié)構(gòu)的CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球。用TEM對CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球的結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行表征，用TGA對CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球的組分進(jìn)行分析。研究單體和交聯(lián)劑的加入量對CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球形貌和尺寸的影響。TEM結(jié)果表明制備的CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球具有核-殼-殼結(jié)構(gòu)，外層PS厚度范圍為28 nm到227 nm

6、，實(shí)現(xiàn)了CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球殼厚的可控。最后，進(jìn)行了CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球在有機(jī)環(huán)境下催化分解MB的實(shí)驗(yàn)，對CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球的光催化性能進(jìn)行研究。光催化結(jié)果說明了CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球作為光催化劑的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　本文用簡便的方法成功制備了單分散的的CdS納米粒子、核殼結(jié)構(gòu)的CdS/SiO2納米復(fù)合微球以及核-殼-殼結(jié)構(gòu)的CdS/SiO2/PS納米復(fù)合微球。并且初步研究了