大孔半導(dǎo)體及其復(fù)合物薄膜的光催化-光電性能研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源短缺是當(dāng)前人類所需解決的重大問(wèn)題，是我國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和建設(shè)和諧社會(huì)所要優(yōu)先考慮的重大課題，也是世界各國(guó)的共同課題之一。TiO2等半導(dǎo)體氧化物在光伏技術(shù)、光解水制氫技術(shù)以及光催化環(huán)境凈化技術(shù)等方面具有重要的應(yīng)用前景。本文針對(duì)這類半導(dǎo)體氧化物如何有效利用太陽(yáng)光的問(wèn)題，主要研究了大孔結(jié)構(gòu)對(duì)于半導(dǎo)體氧化物及其復(fù)合物的光催化/光電性能的影響。主要結(jié)果與創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.采用FeCl3水解逐層沉積法制備了三維有序F

2、e2O3薄膜。在有H2O2存在、可見(jiàn)光照射情況下，該大孔薄膜降解染料的速率常數(shù)是無(wú)孔納米晶α-Fe2O3薄膜的2.4倍，并具有良好的光穩(wěn)定性。由于獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)以及規(guī)則的三維有序大孔結(jié)構(gòu)，使大孔薄膜能夠捕獲更多的光能量，具有質(zhì)量傳輸效應(yīng)。采用變角固相單色光催化實(shí)驗(yàn)研究了光子帶隙對(duì)三維有序大孔Fe2O3薄膜的光催化活性的影響，結(jié)果表明在三維有序大孔Fe2O3薄膜光子帶隙的紅邊存在明顯的慢光子光催化增強(qiáng)效應(yīng)。
　　 2.以PS微球?yàn)?/p>

3、模板，用磁控濺射方法制備了二維有序大孔ZnO薄膜。結(jié)果表明，該大孔ZnO薄膜的降解染料速率常數(shù)是無(wú)孔ZnO薄膜的2.3倍，這是因?yàn)槎S有序大孔ZnO薄膜具有獨(dú)特的二維孔洞結(jié)構(gòu)，有效提高了對(duì)于太陽(yáng)光的吸收效率。用適量的Ag納米顆粒修飾二維有序大孔ZnO薄膜可利用表面等離子增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)一步提高光催化活性。
　　 3.采用逐層水解鈦酸四丁酯制備三維有序大孔TiO2薄膜，并用連續(xù)離子沉積法對(duì)其進(jìn)行CdS量子點(diǎn)敏化，研究了CdS量子點(diǎn)敏化三

4、維有序大孔TiO2薄膜降解結(jié)晶紫的可見(jiàn)光催化性能。結(jié)果表明CdS量子點(diǎn)敏化三維有序大孔TiO2薄膜具有高的可見(jiàn)光催化活性，原因在于三維有序的大孔結(jié)構(gòu)和CdS量子點(diǎn)敏化的共同作用。
　　 4.采用熱注入法，制備了單分散硫化鉛量子點(diǎn)，將PbS量子點(diǎn)沉積到三維有序大孔TiO2薄膜上，并且用CBD法對(duì)其進(jìn)行CdS量子點(diǎn)包覆。相比CdS量子點(diǎn)單敏化三維有序大孔TiO2薄膜，采用PbS/CdS量子點(diǎn)共敏化三維有序大孔TiO2薄膜作為光陽(yáng)極，