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乙二胺溶剂热法制备Cd_xZn_(1-x)S固溶体及其光催化还原硝基苯的性质研究

作　者: 魏红伟
导　师: 赵全芹；占金华
学　校: 山东大学
专　业: 无机化学
关键词: 半导体纳米材料 CdxZn（l-x）S固溶体硝基苯光催化还原
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

半导体纳米材料由于量子尺寸效应、体积效应、表面效应、介电限域效应、宏观量子隧道效应等而具有独特的光学和催化性能。半导体光催化是在20世纪70年代兴起并发展起来的一种“绿色”、高效的技术,在环境治理、能源再生和有机物合成方面都具有应用价值。为了充分利用太阳光资源,设计高效、可见光响应的光催化剂是发展光催化技术的关键。在溶剂热反应中,溶剂对产物的物相、形貌、粒径等都会产生一定的影响,进而影响到其化学性质。本论文主要致力于半导体纳米光催化剂的改性研究：在乙二胺-水的混合溶剂(v/v=1：1)中,通过调节CdCl2’2.5H20.ZnCl2的投料比,成功制备了一系列CdxZn(1-x)S固溶体材料,同时探讨了反应溶剂对产物的影响；产物的光催化性质以对硝基苯的光催化还原来衡量,具体归纳如下：在乙二胺-水(v/v=1：1)的混合溶剂中,通过调节Cd2+和Zn2+的投料比,成功制备了一系列一维、六方相的CdxZn(1-x)S(x=0-1)固溶体材料,研究发现固溶体材料的微观结构、X射线衍射花样、能带结构、光学性质和比表面积均随x值的变化呈现规律性的变化。固溶体的光催化性能通过光催化还原硝基苯的能力来加以验证,无氧甲醇溶剂作为空穴牺牲剂。光催化实验结果表明亚硝基苯和苯胺是主要的还原产物,Cd073Zno.27S在可见光下具有最佳的催化性能,紫外光下ZnS最佳；这和固溶体的微观结构、禁带宽度、导带电势、比表面积等因素有关。以同等物质的量的CdCl2’2.5H20和ZnCl2为反应物,无水乙二胺和水为反应溶剂,探讨了溶剂对产物的影响。研究发现溶剂对固溶体的化学组成、微观结构、比表面积和表面吸附基团均有很大影响,进而影响到其能带结构和光催化性能。受其表面吸附基团的影响,在乙二胺-水的混合溶剂中合成的材料具有最好的光催化性质。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-10
符号说明  10-11
第一章绪论  11-29
  1.1 前言  11
  1.2 半导体纳米材料  11-14
    1.2.1 半导体纳米材料的分类  12
    1.2.2 半导体纳米材料的特异性能  12-14
      1.2.2.1 量子尺寸效应  12-13
      1.2.2.2 表面效应  13-14
      1.2.2.3 介电限域效应  14
      1.2.2.4 体积效应(小尺寸效应)  14
      1.2.2.5 宏观量子隧道效应  14
  1.3 半导体光催化  14-22
    1.3.1 半导体光催化技术简介  14-16
    1.3.2 半导体光催化原理  16-18
    1.3.3 半导体光催化的应用  18-20
      1.3.3.1 光催化净化污水  18
      1.3.3.2 光催化净化气体  18-19
      1.3.3.3 光催化抗菌  19
      1.3.3.4 光催化合成  19-20
    1.3.4 半导体光催化剂的改性  20-22
      1.3.4.1 贵金属沉积  20
      1.3.4.2 离子掺杂  20
      1.3.4.3 复合半导体  20-21
      1.3.4.4 半导体光敏化  21
      1.3.4.5 半导体固溶体  21
      1.3.4.6 设计新型光催化剂  21-22
  1.4 本论文的选题背景和研究内容  22-23
  参考文献  23-29
第二章乙二胺溶剂热法制备Cd_xZn_((1-x))S固溶体及其光催化还原硝基苯的性质研究  29-49
  2.1 引言  29-30
  2.2 制备  30-31
    2.2.1 试剂  30
    2.2.2 实验过程  30
    2.2.3 样品表征  30
    2.2.4 光催化性质测试  30-31
      2.2.4.1 光催化反应  30-31
      2.2.4.2 光催化产物分析  31
  2.3 实验结果与讨论  31-45
    2.3.1 样品组成和物相表征  31-32
    2.3.2 样品的光学性质表征  32
    2.3.3 样品的形貌和微观结构分析  32-34
    2.3.4 样品的表面结构分析  34
    2.3.5 样品的比表面和孔径结构分析  34-36
    2.3.6 反应溶剂乙二胺对固溶体的影响  36-39
    2.3.7 样品的光催化性能测试  39-45
  2.4 小结  45-46
  参考文献  46-49
致谢  49-50
附录:攻读硕士期间完成的论文和专利  50-51
Synthesis and photocatalytic activity of one-dimensional CdS@TiO_2 core-shellheterostructures  51-67
学位论文评阅及答辩情况表  67

乙二胺溶剂热法制备Cd_xZn_(1-x)S固溶体及其光催化还原硝基苯的性质研究

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