论文部分内容阅读
TiO2由于具有高化学稳定性、良好的光活性、低成本和无毒等特点而成为一种非常理想的半导体材料。但是由于TiO2禁带宽度很大(3.2eV),因此其仅能被太阳光中少于4%的紫外光所激发,严重限制其对于太阳光利用率。如何提高TiO2光的响应范围和量子效率成为光电材料研究的热点。本论文主要制备了几种非常有效的可见光催化剂：利用溶胶凝胶法制备N掺杂的TiO2反蛋白石结构薄膜；通过连续离子层吸附法制备了在CdS敏化N-TiO2反蛋白石薄膜；另外我们还通过一步溶剂热的方法制备了一种松果状多孔Fe3O4@Cu2O/Cu复合物,具有很高的光催化活性和稳定性。论文主要研究内容如下：1.通过乳液聚合的方法制备了多种不同粒径的PS微球,然后利用垂直沉积的方法将PS球的胶体光子晶体模板组装到载玻片或FTO导电玻璃上,然后采用溶胶凝胶法在PS球光子晶体膜表面生成N掺杂-TiO2的前躯体,最后通过煅烧形成N-TiO2的反蛋白石薄膜结构。主要讨论了不同钛源的溶胶前驱体对薄膜的性质的影响,以及前驱体溶胶浓度对反蛋白石结构的影响。2.利用连续离子层吸附的方法在N-TiO2反蛋白石骨架上复合CdS半导体材料。紫外可见漫反射光谱的测试显示CdS半导体材料的敏化增强了TiO2反蛋白石薄膜的光响应范围,提高了TiO2对于光的吸收率。光电流测试表明,CdS敏化的N-TiO2反蛋白石薄膜产生的光电流强度是TiO2反蛋白石薄膜的8倍,是N-TiO2反蛋白石薄膜的4倍。这种复合光电薄膜有望在太阳能电池和光解水等方面有得到应用。3.通过一步溶剂热的方法制备了一种松果状多孔Fe3O4@Cu2O/Cu复合物,这种产物是由许多厚度为100nm的纳米片组成的空心结构。该复合物对甲基橙染料具有非常好的光催化降解效率,在光照20分钟后降解效率达到96%。另外该复合物具有比Fe3O4@Cu2O更好的光降解效率和稳定性,表明Cu存在于Fe3O4@Cu2O表面,不仅提高了Cu2O的催化活性,而且对Cu2O的光腐蚀具有抑制作用,提高了复合物的稳定性。磁性材料Fe3O4可以使产物通过磁性分离有效的回收和循环利用。这种新型的Fe3O4@Cu2O/Cu复合材料有望在染料污水处理和环境清洁方面得到应用。