硫化鋅納米材料的可控合成、表征及光催化性能研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境問題是21世紀人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，因此開發(fā)綠色能源和治理環(huán)境污染是目前科學和工程領域最重要的課題之一。半導體光催化劑具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，在治理環(huán)境污染，特別是降解有機水污染物等方面?zhèn)涫荜P注。作為一種重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體材料，ZnS具有獨特的光電性質(zhì)和良好的化學和熱穩(wěn)定性，是一種潛在的高效光催化劑。光催化反應過程主要發(fā)生在催化劑表面，因此材料的形貌和比表面積是影響其光催化性能的重要因素。近年來，通過控制

2、光催化劑的形貌和尺寸等來改善其光催化性能已成為半導體光催化領域的研究熱點之一。本文采用化學浴沉積法制備了幾種特殊形貌的ZnS納米結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了樣品的形貌、結(jié)構(gòu)和成分等對其光學性能和光催化性能的影響。取得了以下幾方面的研究成果:
　　 (1)采用化學浴沉積法制備了立方相結(jié)構(gòu)的多孔ZnS納米球。通過調(diào)節(jié)反應溶液的pH值，實現(xiàn)了對多孔ZnS納米球的尺寸控制。制備的ZnS多孔納米球顆粒尺寸均勻、分散性良好。比表面分析表明，樣品含有2-

3、4 nm的微孔，比表面積約為31.09 m2/g。對不同pH條件下制備的樣品進行了各種表征和亞甲基藍光催化降解實驗。結(jié)果表明，這些多孔納米球具有較高的光催化活性，pH=8.5條件下樣品的光催化活性最高，這主要歸功于其較大的比表面積和良好的分散性。此外，還研究了反應時間和檸檬酸三鈉的用量對樣品形貌和尺寸的影響。通過分析反應原理結(jié)合實驗結(jié)果，提出了多孔ZnS納米球的形成機理。
　　 (2)在乙醇胺和水的二元混合溶液中合成了兩種特殊形

4、貌的ZnS納米結(jié)構(gòu)。研究了乙醇胺對ZnS形貌和性能的影響，在乙醇胺用量為125 mL時合成了一種直徑約50nm的刺球形ZnS納米結(jié)構(gòu)，樣品顏色為黑灰色且具有較高的光催化活性。研究發(fā)現(xiàn)乙醇胺不僅作為溶劑，還起絡合Zn2+和提供堿性環(huán)境促進硫脲分解的作用。通過逐漸增加乙醇胺用量，實現(xiàn)了對ZnS納米結(jié)構(gòu)的形貌控制，合成的ZnS樣品的尺寸逐漸減小，表面越來越復雜，其顏色逐漸變深。
　　 (3)在檸檬酸三鈉和酒石酸混合絡合劑條件下合成了立