新型硫基復(fù)合可見光光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、嚴(yán)峻的環(huán)境污染現(xiàn)狀是新世紀(jì)人類面臨的挑戰(zhàn)，光催化環(huán)境凈化技術(shù)可以直接利用太陽光能，通過半導(dǎo)體光催化材料消除環(huán)境有害物質(zhì)，且無二次污染。如何實(shí)現(xiàn)高效的光催化活性和光響應(yīng)范圍的拓展是當(dāng)前國際上研究光催化材料的兩個關(guān)鍵問題。金屬硫化物因其價(jià)帶一般由S3p軌道組成，比O2p軌道的能級更負(fù)一些，相對于氧化物，有較小的帶隙能，能被可見光所激發(fā)，近來在光催化研究領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。類石墨相氮化碳(g-C3N4)是一種新型的半導(dǎo)體催化劑，不含有金屬元素，

2、在水溶液中具有很好的穩(wěn)定性，無毒，能夠光降解有機(jī)物，在特定的綠色化學(xué)反應(yīng)中具有優(yōu)良的催化效果。而且g-C3N4僅由碳和氮兩種原子構(gòu)成，合成原料豐富且廉價(jià)易得，擁有大的比表面積、優(yōu)異的化學(xué)、熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)。本論文探索可見光響應(yīng)的新型硫基復(fù)合光催化材料的合成、及其形貌、光吸收和光催化性能調(diào)控的新途徑，以期獲得新型高效的可見光響應(yīng)型光催化劑。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用沉淀法制備ZnS微球，然后以ZnS納米微球以及BiCl3為前驅(qū)

3、物，通過陽離子交換反應(yīng)成功得到了Bi2S3/ZnS復(fù)合微球光催化劑。運(yùn)用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和紫外可見光譜儀等手段對樣品進(jìn)行表征，樣品的光催化活性通過可見光下羅丹明B(RhB)溶液的降解來考察。結(jié)果表明，Bi2S3/ZnS質(zhì)量比為20％的復(fù)合光催化劑具有最高的催化活性，5h后RhB的降解率達(dá)98％，是單純ZnS的2.3倍。
　　(2)采用熱解縮聚有機(jī)物前驅(qū)體的方法，以尿素為前驅(qū)體，在550℃下鍛燒制備了類石墨結(jié)

4、構(gòu)氮化碳(g-C3N4)。采用水熱合成法，以Zn(Ac)2·4.5H2O，Cd(Ac)2·2H2O，g-C3N4為原料，制備了Zn0.8Cd02S/g-C3N4復(fù)合物。運(yùn)用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和紫外可見光譜儀等手段對催化劑樣品進(jìn)行表征，利用亞甲基藍(lán)(MB)作為模擬有機(jī)污染物，評價(jià)催化劑的反應(yīng)活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％ Zn0.8Cd0.2S/g-C3N4復(fù)合物具有最好的催化活性，3h后MB的降解率達(dá)99％，

5、是單純g-C3N4的5.1倍。
　　(3)采用熱解縮聚有機(jī)物前驅(qū)體的方法，以尿素為前驅(qū)體，在550℃下鍛燒制備了類石墨結(jié)構(gòu)氮化碳(g-C3N4)。以In(NO3)3·4.5H2O，Na2S·9H2O，g-C3N4為原料，利用水熱合成法制備了In2S3/g-C3N4復(fù)合物。通過X射線衍射(XRD)、JEM-2100型透射電鏡(TEM)和紫外可見光譜儀等方法對樣品進(jìn)行了表征。以亞甲基藍(lán)為模型污染物，考察了In2S3的負(fù)載量對In2S3