CdS半導體光催化劑活性增強研究.pdf

1、環(huán)境問題和能源危機變得越來越嚴重，而通過光催化方法來降解污染物和制氫是一種很好的設(shè)想。充分利用可再生的太陽能來解決環(huán)境問題和能源危機已經(jīng)成為全世界的研究熱點。半導體光催化被認為是解決這兩大難題的有效方法。相比傳統(tǒng)的光催化劑如TiO2、 ZnO、ZnS等其他寬禁帶光催化劑，CdS具有優(yōu)良的可見光吸收性能，它的禁帶寬度為2.4 eV。CdS窄的禁帶寬度和負的導帶邊使它成為一種有前景的有機污染物降解和產(chǎn)氫的光催化材料。然而，作為光催化材料，它

2、有一些缺點:
　　 一方面，光生電子和空穴復合快，導致對太陽光吸收的低量子效率;另一方面，硫化鎘的光穩(wěn)定性比較差?；谝陨蟽蓚€原因，硫化鎘的實際應用被限制。金屬離子摻雜或者貴金屬沉積被認為是有效的改性硫化鎘方法，而通過簡單的方法合成單一金屬元素摻雜和沉積的研究很少;
　　 另一方面，通過調(diào)節(jié)CdS的空穴種類和濃度也可能達到改性該催化劑的目的，而相關(guān)的研究幾乎還處于空白階段。
　　 基于以上兩個原因，本文用簡單的一

3、步水熱方法合成了單一金屬Ag摻雜和沉積的CdS以及雙氧水調(diào)控硫空穴缺陷的CdS。具體如下:
　　 1、摻雜和同時沉積銀修飾的硫化鎘樣品通過一步水熱法簡單合成。眾多表征手段被用來證明摻雜銀和沉積銀的存在。與硫化鎘相比，改性的硫化鎘在模擬太陽光下的光催化降解有機物性能和產(chǎn)氫性能都有了明顯提高，銀鎘比為1∶50的改性樣品展示了最優(yōu)的光催化性能。光催化活性加強的主要原因是因為，光生電子從硫化鎘的導帶快速遷移到表面的銀納米粒子，導致了光生

4、電子和空穴的快速分離。除此之外，改性樣品的穩(wěn)定性也很好，我們歸結(jié)于銀摻雜的原因:一方面，銀摻雜在價帶頂形成受主雜質(zhì)能級，空穴躍遷到受主能級導致了弱的空穴氧化能力從而保護硫離子;另一方面，銀硫鍵更加穩(wěn)定導致破壞銀硫鍵需要更大的能量。改善的光催化活性和穩(wěn)定性機理基于實驗數(shù)據(jù)被提出，這個研究提供了一種簡單有效的方法合成高活性和穩(wěn)定性的硫化鎘光催化劑，并且有可能在實際中應用。
　　 2、在水熱反應中，通過加入雙氧水的多少來調(diào)控硫空穴缺陷

5、的數(shù)量，成功合成了富含硫空穴缺陷的硫化鎘樣品。XRD、SEM、BET、DRS、XPS、PL以及瞬態(tài)光電壓光電流用來表征合成的材料。相對于純的硫化鎘，加入雙氧水后，所有的表征均有比較明顯的變化，說明雙氧水對于硫化鎘有比較大的調(diào)控作用。通過XPS分析發(fā)現(xiàn)，加入雙氧水后樣品中歸屬于硫化鎘的硫與鎘的比例減小，這說明硫化鎘中的硫離子空位比純硫化鎘中多。光催化降解羅丹明B的實驗證明，加入雙氧水后制備的樣品相對于純硫化鎘的活性明顯增強。我們把加入雙氧