纳米硫化镉半导体光催化剂的制备与性能研究.docxVIP

纳米硫化镉半导体光催化剂的制备与性能研究 1 cds的光腐蚀 1972年，felisima等人发现了ti2电极光分解氢。从那时起，它引起了人们的广泛关注，但ti2光束剂的禁带宽度为3.0ev，只能使用紫外部分。硫化镉是一种典型的光电半导体材料,由于其禁带宽度在2.4eV左右,具有很高的光催化活性,可实现可见光分解水制氢,此研究领域一直十分活跃。 众所周知,CdS的光腐蚀很大程度上影响了实际应用,并且对环境可能产生不良危害,所以有效降低甚至消除光腐蚀影响具有实际意义。近年来,水热与溶剂热技术在纳米材料合成中得到了广泛的应用。本文采用这两种方法制备硫化镉纳米晶体,以优化制备条件为出发点,比较了不同反应物,不同合成法制备的CdS纳米粒子的性质及其催化活性和光蚀程度。 2 实验 2.1 s,5-二氧甲基-3,5-三甲基三甲基苯磺酸二氧甲基5.2o,5.4e,5.5.2o,5.4,5.4-特甲基苯磺酸二氢酸二氢3.2o,5.2o,5.2o,5.2o,3.4e,3.4e,3.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5-硫代乙酰胺3.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5. 硫酸镉CdSO4·8/3H2O(A.R.),硫化钠Na2S·9H2O(A.R.),硫代乙酰胺TAA(A.R.),无水乙醇CH3CH2OH(A.R.),氯铂酸H2PtCl6·6H2O(A.R.),甲酸HCOOH(A.R.)。 2.2 催化剂的制备 2.2.1 ph的确定 将10ml Na2S溶液与10ml CdSO4溶液在容量为50ml的自压式聚四氟乙烯反应釜中均匀混合,浓度均为0.3mol/L,生成橘黄色的絮状沉淀,加入去离子水至填充度为60%,用浓HCl调整pH5。加热至一定温度并保持一定时间。反应结束后,自然冷却至室温。产物经过滤,去离子水和无水乙醇洗至无杂质离子后,真空60℃干燥12h,研细,样品标记为A。 2.2.2 方法2 以硫代乙酰胺(TAA)为硫源代替Na2S,硫代乙酰胺溶液浓度为0.3mol/L,混合均匀,其余操作步骤同方法一,样品标记为B。 2.2.3 硫代乙酰胺的制备 将0.01mol CdSO4·8/3H2O和0.01mol硫代乙酰胺依次加入自压式聚四氟乙烯反应釜内,再加入无水乙醇至填充度为60%,搅拌均匀,加热至140℃保温12h。其余操作步骤同方法一,样品标记为C。 2.3 结构与检测方法 X射线衍射仪(日本理学D/MAX-ⅢA型,Cu石墨单色器,λ=0.15418nm)测定样品结构;UV-Vis紫外可见分光光度仪(日立U3310型 -60mm积分球附件)测试样品漫反射光谱;LK98BII型微机电化学分析系统(中国科学院研究生院应用研究所,天津兰力科高科技有限公司)测定样品光腐蚀度。 2.4 反应体系表征 光催化反应光源为250W高压汞灯,通过水冷却夹套除去其红外光部分、400nm滤光片去掉紫外光,反应在一个约200ml带平面光窗口的Pyrex烧瓶中进行,瓶口用硅橡胶密封。反应气相产物通过此隔膜间隙取样分析。甲酸溶液80ml(甲酸含量0.23mol),催化剂用量为0.100g,同时加入4ml 1.93×10-3mol/L的H2PtCl6溶液 (Pt负载量为1.5%(质量分数))。反应前用超声波分散催化剂,通高纯氮气30min驱除反应体系中的氧气,反应在室温下进行,通过电磁搅拌使催化剂保持悬浮状态。反应时间为10h,间隔取样检测放氢量,反应气相产物氢用GC-102M气相色谱仪分析,检测器为TCD,载气为氮气,分离柱为NaX分子筛柱,外标法定量。 2.5 比电极的制备 用电化学阳极溶出伏安法测定Cd2+的含量。电化学实验采用三电极电解池系统,玻碳电极镀汞作工作电极,铂电极作对电极,饱和甘汞电极(SCE)作参比电极,电解池实验前通高纯N25min以除去溶液中的溶解氧,测试前将参比电极浸入电解液中活化6h。(方法参考GB39