Au-CdS復(fù)合納米材料的合成及其光催化性質(zhì)研究.pdf

1、自從1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)光照TiO2半導(dǎo)體電極可以分解水制氫以來，開始了非均相光催化的新紀(jì)元。從那時(shí)起，化學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)的專家們努力探索和了解半導(dǎo)體光催化的基本過程，研制新的光催化材料，使以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的光催化材料的研究和應(yīng)用得到迅速發(fā)展。目前，光催化研究大體分為：光解水制氫、大規(guī)模污水治理、CO2還原、光催化有機(jī)無機(jī)化學(xué)反應(yīng)等。近年來，光催化在環(huán)境凈化方面的研究和應(yīng)用成為最活躍的領(lǐng)域，在實(shí)際應(yīng)用中取得了激動(dòng)

2、人心的成果。
　　復(fù)合功能材料的出現(xiàn)吸引了一大批學(xué)者的關(guān)注并快速發(fā)展成為了一門新興的科研領(lǐng)域。納米復(fù)合材料的性質(zhì)主要取決于組分、結(jié)構(gòu)和形貌，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)合理搭配材料組分、精確控制材料的形貌，才能得到高效率的光催化材料。Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體納米晶體光譜吸收范圍在可見光區(qū)域，其與貴金屬構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)也具有獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，在需要高效利用太陽能的光伏設(shè)備、光催化分解水系統(tǒng)，發(fā)光 LED、傳感器等方面有廣泛的科學(xué)研究價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

3、
　　本文主要研究了Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體CdS與貴金屬的復(fù)合納米材料，通過構(gòu)建金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，調(diào)節(jié)材料的形貌來提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率。我們制備了兩種復(fù)合結(jié)構(gòu)，它們具有相同的組分，不同的形貌，都具有很強(qiáng)的光催化活性。通過XRD、FE-SEM、TEM、UV-vis吸收光譜、表面增強(qiáng)拉曼光譜和光致發(fā)光光譜等多種手段對(duì)材料的形貌、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了測試。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　?。?）以Au納米粒子為研究對(duì)象，利用檸檬酸鈉還原法制

4、備了3種不同粒徑的Au納米粒子，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測試與表征。制備的Au納米粒子單層膜具有很強(qiáng)的表面增強(qiáng)拉曼散射性質(zhì)，我們把它作為SERS基底用于研究基底與SERS信號(hào)強(qiáng)度之間的關(guān)系。
　?。?）采用水熱法在Au粒的表面包覆CdS殼層，合成了Au@CdS核殼納米粒子。把貴金屬嵌入到半導(dǎo)體內(nèi)部能提高材料的光能利用率，一方面能增強(qiáng)可見光的捕獲能力，另一方面，金屬－半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)能促進(jìn)光生電荷載流子分離和轉(zhuǎn)移。我們通過光催化

5、降解羅丹明6G實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Au@CdS核殼納米粒子具有很高的光催化活性。結(jié)合Au納米粒子單層膜，我們檢測了羅丹明6G在光催化降解過程的拉曼光譜，簡單分析了羅丹明6G分子在氧化分解時(shí)的分子結(jié)構(gòu)的變化。
　?。?）為了進(jìn)一步提高 Au@CdS納米粒子的太陽能轉(zhuǎn)換效率，我們通過逐步法在Au@CdS核殼納米粒子的殼層外延生長了CdS納米棒，合成了花狀A(yù)u@CdS核殼納米粒子。具有三維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的Au@CdS納米花具有更強(qiáng)的可見光捕獲能力，光誘