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光催化技术在解决能源短缺和环境污染问题方面具有重要的发展前景,光催化技术产业化关键是开发宽光谱响应和高量子效率的光催化材料。不同于体相半导体材料,量子点半导体材料具有尺寸小、比表面积大、光谱响应范围广和能带可调控等优点,已经成为光催化材料的研究热点。CdTe半导体材料的带隙约为1.45eV,能够高效利用可见光,在可见光下展现出优异的光催化分解水产氢活性和光催化降解污染物的性能。本文以CdTe量子点(CdTe-QDs)为研究主体,将其与典型的碳材料氧化石墨烯(GO)和石墨相碳化氮(g-C3N4)复合,采用水热法制备了 CdTe-QDs/g-C3N4和GO/CdTe-QDs复合光催化材料,分别研究了CdTe-QDs/g-C3N4和GO/CdTe-QDs复合材料的光催化产氢和降解污染物的性能,探讨了复合材料的光催化机理。具体研究工作如下:(1)以3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂,碲粉和氯化镉为碲源和镉源,g-C3N4纳米片为复合载体,采用简单的一步水热法,构筑了 CdTe-QDs/g-C3N4复合光催化材料,并研究了复合材料在可见光条件下光催化产氢性能。结果表明,可见光照射10小时下,以抗坏血酸和三乙醇胺为牺牲剂,氯化钴为助催化剂,溶液pH为4.65,CdTe-QDs负载量为20wt%时,CdTe-QDs/g-C3N4复合光催化材料展现了最好的光催化产氢性能,其产氢量为4.8 mmol,是纯CdTe-QDs的1.92倍。通过40小时稳定性测试,结果表明CdTe-QDs/g-C3N4复合光催化材料拥有良好的光催化稳定性。这是因为CdTe-QDs与g-C3N4形成了 Type Ⅱ型异质结光催化剂。可见光照射下,CdTe-QDs和g-C3N4受光激发同时产生光生电子-空穴对,其中g-C3N4价带上的空穴转移至CdTe-QDs的价带上,而CdTe-QDs导带上的电子转移至g-C3N4导带,从而抑制CdTe-QDs和g-C3N4自身光生载流子的复合,让更多的电子参与还原反应,从而提高CdTe-QDs/g-C3N4复合物光催化活性。(2)以氧化石墨烯(GO)为复合载体,3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂,碲粉和氯化镉为碲源和镉源,采用温和的水热合成法,制备了 GO/CdTe-QDs复合光催化材料。研究了不同含量的GO对复合物光催化活性的影响并探究了 GO在光催化过程中发挥的作用。利用XRD、TEM、FTIR、DRS、PL等测试手段对GO/CdTe-QDs复合光催化材料的微观结构、光学性能和光催化活性进行了分析研究。结果表明2wt%GO/CdTe-QD复合材料的光催化降解亚甲基蓝(MB)活性最好,60分钟MB降解率为74.1%,降解率是纯CdTe-QDs的2.74倍。GO/CdTe-QDs复合材料光催化性能提升的原因是由于GO作为载体促进了 CdTe-QDs的分散,GO作为电子传输通道有利于光生电子的分离和转移,同时,GO大的比表面积为光催化反应提供了更多的活性位点。