半導(dǎo)體納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的微波法可控制備及其光催化性能研究.pdf

1、水體中微量有毒有機(jī)物如染料和聚合物添加劑的存在，引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和身體健康問題。近年來，為解決這些問題采取了很多措施，包括:化學(xué)氧化、溶液萃取、過濾、吸附和光催化等。在這些方法中，光催化降解有機(jī)污染物技術(shù)作為一種廉價(jià)、簡便、高效、無二次污染的環(huán)境治理方法倍受人們的關(guān)注。本文對半導(dǎo)體光催化技術(shù)的原理，影響半導(dǎo)體光催化劑光催化性能的主要因素進(jìn)行了簡單的綜述。在此基礎(chǔ)上，確定以半導(dǎo)體納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料光催化體系作為研究對象，以微波輻射方

2、法為主要合成方法，制備了多種類型的復(fù)合光催化劑，并研究了其光催化降解有機(jī)染料性能。本文的主要研究內(nèi)容包括以下四個(gè)部分:
　　 1.CdS包覆膠質(zhì)炭球復(fù)合材料的微波合成及其增強(qiáng)的光催化性能測試
　　 本章內(nèi)容采用微波輻射方法，將CdS納米顆粒成功負(fù)載在炭球表面，并對復(fù)合材料的光催化性能進(jìn)行了測試。首先將Cd2+吸附在炭球表面，通過微波輻射引入硫源得到了C/CdS復(fù)合材料。采用這種方法制備的雜化球具有很好的均勻性和分散性，C

3、dS殼層的厚度可以通過微波時(shí)間來改變和控制。此外，CdS納米球也采用同樣的方法合成，對微波時(shí)間的影響也進(jìn)行了研究。光催化性能測試表明在相同測試條件下，這些雜化球在可見光照射下表現(xiàn)出較CdS納米球更優(yōu)越的光催化性能。通過在N2中不同溫度(300～800℃)煅燒復(fù)合材料，形成了CdS包覆的不同炭層（無定形炭到石墨化炭），并對CdS納米顆粒與不同炭層的協(xié)同作用對光催化性能的影響做了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明，利用石墨化炭優(yōu)越的電子傳輸性能，CdS納

4、米顆粒與石墨化的炭可以形成理想體系來提高光生電子與空穴的分離，進(jìn)而提高了光催化效率。
　　 2.磁場誘導(dǎo)的同軸一維鏈狀Fe304/C/CdS復(fù)合材料的合成及其作為可再生高效光催化劑在水處理方面的應(yīng)用
　　 我們采用磁場誘導(dǎo)自組裝和微波輔助沉積法制備了同軸一維鏈狀Fe3O4/C/CdS的納米鏈結(jié)構(gòu)。首先，F(xiàn)e3O4納米球和葡萄糖在磁場誘導(dǎo)下通過水熱炭化成功合成了Fe3O4/C一維結(jié)構(gòu)，其中，炭層的厚度約為10nm，有穩(wěn)定F

5、e3O4鏈的作用。然后，采用微波法將CdS納米顆粒沉積在鏈狀模板上。進(jìn)一步的研究表明制備的磁性復(fù)合材料在可見光照射下可有效降解有機(jī)污染物。這種新的合成方法不僅局限在特殊的材料上，它也可以用在其它可分離的一維磁性模板負(fù)載半導(dǎo)體納米晶復(fù)合光催化劑上。
　　 3.以炭/金屬硫化物為模板制備金屬氧化物空心球
　　 本章采用新穎而溫和的方法制備了炭/硫化物核-殼結(jié)構(gòu)模板進(jìn)而得到具有良好穩(wěn)定性的金屬氧化物空心球。與傳統(tǒng)的直接吸附離子

6、模板法不同，我們首先利用微波法在炭球表面包覆了連續(xù)相的金屬硫化物，再通過后續(xù)煅燒將炭除去得到金屬氧化物空心球。這種方法的優(yōu)勢在于得到的空心球有很好的抗變形、抗塌陷以及抗收縮能力。并以ZnO空心球?yàn)槔芯苛似湓谧贤夤庹丈湎碌墓獯呋阅堋?br>　　 4.磁性可回收的γ-Fe2O3/ZnO雙層結(jié)構(gòu)空心球的制備及其光催化性能研究我們采用多步法制備了磁性可回收的巢狀雙層結(jié)構(gòu)γ-Fe2O3/ZnO空心球。這些結(jié)構(gòu)是由γ-Fe2O3空心球和鑲嵌在