Ag-ZnO及CdS-ZnO納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的光催化性能研究.pdf

1、全球工業(yè)化的發(fā)展不斷推進(jìn)，伴隨而來(lái)的一系列水污染問(wèn)題。對(duì)于污水治理，光催化技術(shù)因其高效節(jié)能，成本低廉，無(wú)二次污染等特點(diǎn)而成為了熱門(mén)的研究領(lǐng)域。ZnO是一種優(yōu)秀的金屬氧化物半導(dǎo)體催化劑，催化活性高，形貌易調(diào)控，無(wú)毒無(wú)害且光化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，在光催化領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。然而仍然具有催化劑分離回收困難，載流子復(fù)合率高的缺點(diǎn)。研究結(jié)果顯示，通過(guò)貴金屬負(fù)載、半導(dǎo)體復(fù)合和外加電勢(shì)等手段，可以有效抑制光生載流子的復(fù)合，提高光催化效率。
　　本文利用

2、化學(xué)溶液法，成功在導(dǎo)電襯底上生長(zhǎng)出氧化鋅納米棒陣列結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上與Ag、CdS復(fù)合，研究其光催化性能，探索提高光催化性能的途徑。同時(shí)該結(jié)構(gòu)有利于催化劑分離。具體內(nèi)容如下：
　　1.以ITO玻璃為襯底，利用化學(xué)溶液法，通過(guò)調(diào)整種層生長(zhǎng)溫度以及生長(zhǎng)液種類(lèi)、濃度，制備出不同的氧化鋅納米棒陣列，其中種層生長(zhǎng)溫度為130℃，生長(zhǎng)液為0.05 mol/L硝酸鋅和0.05 mol/L六次甲基四胺條件下，85℃生長(zhǎng)的樣品，對(duì)甲基橙的降解效果最好

3、，3 h的降解率約為59.4％。
　　2.采用上述優(yōu)化合成條件，分別在ITO、Ag、Ti襯底生長(zhǎng)ZnO納米棒陣列，金屬Ag、Ti基底的ZnO納米棒陣列的光、光電催化活性高于以ITO為基底生長(zhǎng)的樣品。在0.8V的外加偏壓下，三種不同基底所制備樣品的光電催化效率均達(dá)到了光催化效率的1.5倍以上。外加偏壓有效地抑制了光生載流子的復(fù)合，從而提升了催化效率。
　　3.通過(guò)光還原法，在ZnO納米棒陣列表面負(fù)載不同量Ag納米顆粒(tong

4、)，當(dāng)AgNO3溶液的濃度為0.05 mol/L所制備樣品光催化降解效率可達(dá)95.6%。在試驗(yàn)范圍，Ag/ZnO結(jié)構(gòu)的光催化效率隨Ag顆粒負(fù)載量的增加而降低。適量的負(fù)載Ag顆粒能提升光催化活性。
　　4.通過(guò)溶液法，在ZnO納米棒陣列上復(fù)合CdS薄膜，形成CdS/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在λ>420 nm的可見(jiàn)光照射條件下，CdS/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)光催化效率達(dá)到了60%，是純ZnO的6倍。CdS與ZnO復(fù)合可以有效拓寬ZnO的光響應(yīng)范