bi2s3tio2同轴纳米电缆的制备及其光催化性能研究word格式论文.docxVIP

中文摘要本文采用电化学方法，以阳极氧化铝（AAO）为模板，控电位沉积了 Bi2S3 纳米管、纳米线以及 Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆。利用扫描电子显微镜（SEM）、 透射电子显微镜（TEM）、能量色散 X 射线光谱仪（EDS）、X 射线光电子能谱 仪（XPS）、X 射线衍射仪（XRD）等测试对材料的表面形貌、晶型结构、元素 组成等进行了表征，另外，利用紫外-可见吸收光谱等对产物的光响应性能和光 催化活性进行了分析。在 AAO 模板中，以 Na2S2O3 为硫源，Bi(NO3)3 为铋源，控电位沉积了 Bi2S3 纳米材料，镀液温度 5℃，沉积电位-1.11 V。控制沉积时间可分别得到 Bi2S3 纳 米管和纳米线，获得的一维 Bi2S3 纳米管（线）尺寸一致，外径约为 100 nm，与 AAO 模板孔径一致。Bi2S3 纳米材料的禁带宽度为 1.4 eV。Mott-Schokkty 测试结 果表明，制得的 Bi2S3 纳米材料为 p 型半导体。采用两步控电位沉积的方法，以 AAO 模板为工作电极，分别制备出 TiO2 纳 米管及 Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆。测试结果表明，Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆为接 触良好的核壳结构。同轴结构的外径约为 100 nm，壁厚 20 nm。XRD 测试结果 表明，Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆由斜方晶系的 Bi2S3 和锐钛矿型的 TiO2 组成。紫外可见吸收光谱测试表明，Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆较 TiO2 纳米管在可见 光区的吸收系数明显增强，且随 Bi2S3 沉积量的增加，Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆的 吸收谱图出现明显红移。交流阻抗测试表明，随着 Bi2S3 负载量的增加，Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆中，光生电子在半导体内部的转移和分离更容易，Bi2S3 负载有利 于其光催化活性的提高。光催化降解实验结果表明，相同条件下，催化降解效率 依次为：Bi2S3/TiO2﹥TiO2﹥Bi2S3。光催化降解的反应动力学均符合一级反应动 力学。光解水制氢实验中，Bi2S3/TiO2 同轴纳米电缆在光照 3 h 时，制氢速率为 7.83 μmol/h/g，量子产率为 30.24%，光-氢能量转化效率为 17.51%，光催化活性 明显优于 TiO2 纳米管及 Bi2S3 纳米线。关键词： Bi2S3/TiO2 半导体 同轴纳米电缆 光催化ABSTRACTIn this paper, anodic aluminum oxide (AAO) was used as template to deposit Bi2S3 nanotube, nanowire and Bi2S3/TiO2 coaxial nanocable by potentiostatic. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Energy Disperse Spectroscopy (EDS), X-Ray diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were used to characterize the surface morphologies, crystal structure, elements. In addition, photoelectric response and photocatalytic properites were discussed.Na2S2O3 and Bi(NO3)3 were used to synthesis Bi2S3 in AAO. Deposition was carried out in -1.11 V at 5℃.Controlling the deposition time would change Bi2S3nanotube to nanowire. The external diameter of Bi2S3 was 100 nm. Band gap of Bi2S3 is 1.4 eV. Mott-Schokkty results showed Bi2S3 is p-type semiconductor.Bi2S3/TiO2 coaxial nanocable was prepared in two steps by potentiostatic deposition in AAO. TiO2 nanotube was prepared first, than Bi2S3 was deposed into the TiO2. TEM result