天然辉锑矿中重组纳米硫化锑及其在海洋领域的应用研究

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纳米硫化锑(Sb2S3)既是一种能有效降解海洋有机污染物的优秀光催化剂,又是海上平台中太阳能光电转化系统中的重要材料,对海洋资源开发的意义重大。然而,因为商业试剂较为昂贵,目前纳米Sb2S3的制备大多只能在实验室进行,无法大规模生产。而天然辉锑矿作为一种在自然界中易于开采、储量丰富的矿物,无疑更适合作为纳米Sb2S3制备的原材料。因此,本文以天然辉锑矿为原料,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为保护剂、聚乙二醇(PEG6000)为表面活性剂,利用水热法制备了纳米Sb2S3。研究了不同实验条件下制备的纳米Sb2S3光电转化性能的差异及其在海洋有机物降解中的应用。本文也通过提拉浸渍镀膜法,以氯化钠(NaCl)与硝酸银(AgN03)为原料,合成氯化银(AgCl)与Sb2S3纳米棒复合,并探究了不同氯化银镀膜量对复合材料光电转化性能与光催化性能的改变。一系列表征分析表明,不同实验条件下制备得到的Sb2S3具有不同的微观形貌与性能。当制备温度低于160℃时,制备的Sb2S3为无规则纳米微晶,结晶度低,光电转化能力较弱(光电流约为1μA/cm2),但能带间隙较宽,在可见光下能产生较多强氧化性的自由基,光催化能力较强,在10分钟内能降解91.9%的甲基橙,适合用于有机污染物的降解处理。当制备温度高于160℃时,制备得到的Sb2S3呈纳米片与纳米棒状,光催化能力不强,在60分钟内仅能降解70.1%的甲基橙,但能带间隙窄,能吸收大部分的可见光,结晶度较高,光电转化能力较强(光电流约为8μA/cm2)。镀膜后的Sb2S3-AgCl复合材料的性能要优于单独的Sb2S3纳米棒,其中,镀膜10次后的复合材料性能最佳。改性后,Sb2S3纳米棒的能带间隙与微观形貌没有太大变化,但光电转化能力与光催化能力都有了明显的改善。氯化银的加入延缓了材料中电子-空穴的结合速度,并提高了复合材料的光吸收能力。复合材料在海洋领域的应用中将有更好的表现。
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