氧缺陷CdWO4-CdS與WOx-TiO2異質(zhì)結(jié)的制備及光催化性能研究.pdf

1、 氧缺陷 缺陷 CdWO4/CdS 與 WOx/TiO2 異質(zhì)結(jié) 異質(zhì)結(jié)的制備及 制備及光催化性能 光催化性能研究 研究 Fabrication and Photocatalytic Performance of Oxygen-Defected CdWO4/CdS and WOx/TiO2 Heterojunctions 領(lǐng) 域：化學(xué)工程 研 究 生：賈旭 指導(dǎo)教師：張香文 教授 鄒吉軍 研究員 企業(yè)導(dǎo)師：朱維林 高級(jí)工程師 天津

2、大學(xué)化工學(xué)院 二零一六年五月摘 要 當(dāng)前，能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為威脅人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題，而不斷發(fā)展的光催化技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的高效利用，解決能源和環(huán)境問(wèn)題。構(gòu)建異質(zhì)結(jié)和引入缺陷是兩種有效的光催化劑改性策略，二者結(jié)合能夠?yàn)樾滦透咝Ч獯呋瘎┑脑O(shè)計(jì)提供新的思路。 本文通過(guò)構(gòu)建氧缺陷 CdWO4/CdS 與 WOx/TiO2異質(zhì)結(jié)，探究了氧缺陷的引入對(duì)異質(zhì)結(jié)的光吸收和電荷傳遞能力的影響。 在溶劑熱條件下，以 W18O49 為前驅(qū)體合

3、成了氧缺陷 CdWO4/CdS 復(fù)合物，Cd 源加入量顯著影響復(fù)合物的組成和形貌。 實(shí)驗(yàn)證明 W18O49轉(zhuǎn)化并形成 CdWO4是受到了反應(yīng)環(huán)境中 CH3COO? 和 NH4+的影響，而合成過(guò)程中的還原性環(huán)境使W18O49 的氧缺陷得以保留，從而使生成的 CdWO4 中含有氧缺陷。吸收光譜證明氧缺陷的存在促進(jìn)了復(fù)合物的可見(jiàn)光吸收。 氧缺陷 CdWO4/CdS 復(fù)合物具有較高的光催化產(chǎn)氫活性和穩(wěn)定性，而 Pt 助催化劑的負(fù)載能更進(jìn)一步提升

4、活性和穩(wěn)定性。對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明復(fù)合物的協(xié)同效應(yīng)是由氧缺陷引起的，而且良好的界面接觸也能夠促進(jìn)界面間電荷傳遞。光電化學(xué)測(cè)試表明異質(zhì)結(jié)的形成和氧缺陷的存在有利于提高電荷分離效率，改善界面間電荷傳遞。通過(guò)自由基捕獲測(cè)試以及 Pt 沉積證明電荷傳遞遵循直接 Z 型異質(zhì)結(jié)機(jī)理，氧缺陷的存在有利于歐姆接觸的形成，對(duì)直接 Z 型異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建起到了關(guān)鍵作用。 通過(guò)溶劑熱的方法在 TiO2 上生長(zhǎng) WO3 納米點(diǎn)，并通過(guò)氫氣還原得到 WOx納米點(diǎn)修飾的 Ti