CdS-TiO-,2-薄膜的制備與光催化性能研究.pdf

1、在全球能源危機(jī)，環(huán)境污染的背景下，二氧化鈦光催化氧化作為一種先進(jìn)的氧化技術(shù)，在利用太陽(yáng)能消除環(huán)境污染、生產(chǎn)潔凈能源方面為科學(xué)工作者們拓出了一條新的道路。在投入規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用的研究中，TiO2光催化技術(shù)還存在一些關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題需要解決，諸如：TiO2僅能吸收利用太陽(yáng)光中的紫外光，對(duì)太陽(yáng)能的利用效率較低；半導(dǎo)體載流子的復(fù)合率很高，造成量子效率較低；TiO2粉末在使用中回收率較低；在固定相體系中，固化條件要求較高且光催化活性不高等。光催化劑

2、作為光催化技術(shù)的核心部分，是決定光催化過(guò)程能否實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵因素。因此提高TiO2的光催化活性和對(duì)太陽(yáng)光的利用率是當(dāng)前催化研究中最為重要的研究課題。
　　 本論文研究了不同微粒對(duì)TiO2光催化薄膜性能的影響。通過(guò)對(duì)溶膠-凝膠法改進(jìn)，利用浸漬-提拉法制備出了高質(zhì)量的光催化用TiO2基板；并采用原位復(fù)合化學(xué)水浴法，在基板上制備了多層CdS量子點(diǎn)；采用超聲輔助法低溫制備了球型CdS，并對(duì)其性能進(jìn)行了表征；將CdS微球與TiO2復(fù)合，從

3、而制備出高性能光催化薄膜，提高了薄膜的光催化特性。對(duì)CdS量子點(diǎn)敏化的TiO2薄膜催化活性，球型CdS的制備，球型CdS復(fù)合TiO2薄膜催化活性，熱處理溫度與TiO2復(fù)合薄膜催化活性的影響等方面進(jìn)行了研究。利用X射線(xiàn)衍射分析儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外-可見(jiàn)(UV/Vis)分光光度計(jì)等分析測(cè)試手段主要的出如下結(jié)論：
　　 (1)采用浸漬-提拉法制備TiO2薄膜，通過(guò)控制加水量來(lái)減緩鈦酸丁酯水解制得溶膠。加入適量表

4、面活性劑DMF提高成膜質(zhì)量，有效推遲了薄膜發(fā)生龜裂的層數(shù)。采用化學(xué)浴原位法在TiO2薄膜表面制備CdS量子點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)敏化的TiO2薄膜比純TiO2薄膜的光催化性能有所提高，而且光催化性能和TiO2厚度有明顯關(guān)系。但是研究表明，光催化性能提升不夠明顯，推測(cè)可能是由于Q-CdS濃度不夠，未能充分展現(xiàn)出量子效應(yīng)。其后經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試，仍無(wú)法突破，但是量子點(diǎn)的敏化作用卻是不可忽視的，這方面仍具有相當(dāng)大的研究空間。
　　 (2)改進(jìn)了傳統(tǒng)

5、CdS微球的制備工藝，采用超聲輔助化學(xué)法在低溫條件下制備直徑在200nm左右CdS微球。使用硫脲-濃氨水系統(tǒng)可以控制硫源緩慢釋放，提高了微球粒徑的均一性。從SEM照片也可看出此方法也使得CdS的球型形貌更加完美。這對(duì)CdS微球的敏化及光催化降解有機(jī)廢料非常有利。推測(cè)CdS微球形成機(jī)理，可能是由CdS量子點(diǎn)堆積成CdS納米線(xiàn)而后卷曲堆積而成。所以呈現(xiàn)類(lèi)似毛線(xiàn)球形貌。通過(guò)測(cè)試手段證明了此方法制備的CdS微球具有較好的熒光性質(zhì)。