納米ZnS材料的制備表征及光催化性能分析.pdf

1、ZnS是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙半導(dǎo)體材料，在自然界中主要以閃鋅礦和纖鋅礦的形式存在，在室溫下(300K)，閃鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnS的禁帶寬度Eg=3.54 eV，纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnS的禁帶寬度Eg=3.71 eV。隨著科技的發(fā)展，納米ZnS半導(dǎo)體材料因其獨(dú)特的電學(xué)和光學(xué)性能逐漸成為科研工作者的研究焦點(diǎn)，在電致發(fā)光、光致發(fā)光、傳感器、光催化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中，光催化降解是近年來興起的一種治理環(huán)境污染的有效方法，是納米半導(dǎo)體材料研究的

2、前沿與熱點(diǎn)。
　　目前，已有報道的制備ZnS的方法有很多，有化學(xué)氣相沉積法，磁控濺射法，微乳液輔助合成法，但上述方法普遍較為復(fù)雜，制備周期長，成本較高且重復(fù)性較低。本文采用簡便的水熱法制備了ZnS納米球，ZnS納米線，并開創(chuàng)性地使用水熱合成法制備了Ag/ZnS核殼結(jié)構(gòu)納米棒，對其成分、形貌、生長機(jī)理、光催化性能及機(jī)理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的分析。主要結(jié)果如下:
　　1.以CTAB作為催化劑，采用水熱法制備了ZnS立方閃鋅礦的納米球狀

3、結(jié)構(gòu)，探討了反應(yīng)時間對樣品形貌的影響，ZnS納米球是在CTAB作用下由ZnS納米顆粒發(fā)生自組裝而形成的，其UV-vis吸收峰隨粒徑尺寸增大而增強(qiáng)，同時發(fā)生藍(lán)移;PL發(fā)射峰位于480 nm處，強(qiáng)度也隨顆粒尺寸增大，光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示反應(yīng)12h制得的ZnS納米球樣品具有最優(yōu)的光催化降解性能，同時，制備的ZnS納米材料的光催化性能均優(yōu)于普通ZnS體材料。
　　2.以PVP作為催化劑，采用溶劑熱法制備了纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnS納米棒，在PVP的

4、作用下ZnS納米顆粒沿[001]晶向吸附生長，最終形成納米棒結(jié)構(gòu)。納米棒的紫外吸收峰位于340 nm處，PL發(fā)射峰在470 nm左右，納米棒的光催化性能比ZnS納米球的弱，但仍優(yōu)于市售ZnS體材料。
　　3.為提升ZnS納米材料的光催化性能，將ZnS納米顆粒與制備的Ag納米線進(jìn)行復(fù)合，制得Ag/ZnS核殼結(jié)構(gòu)納米棒，納米棒是由ZnS納米顆粒在CTAB的作用下在Ag納米線表面吸附、生長包覆而成的。納米棒的紫外吸收能力較ZnS納米球有