【摘 要】
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现在社会的发展面临着能源紧缺和环境污染两大危机,光催化技术是解决两大危机最有前景的方法之一。硫化镉（CdS）是光催化领域研究较多的光催化剂,其优势在于带隙结构合理,并且能够满足可见光分解水和二氧化碳（CO2）还原等反应的热力学要求。然而,纯CdS半导体容易发生光腐蚀,导致其活性较低。为克服上述缺点,本论文首先通过调控CdS形貌,合成中空CdS微球,并通过在CdS微球表面负载碳量子点（CDs）助催化
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现在社会的发展面临着能源紧缺和环境污染两大危机,光催化技术是解决两大危机最有前景的方法之一。硫化镉（CdS）是光催化领域研究较多的光催化剂,其优势在于带隙结构合理,并且能够满足可见光分解水和二氧化碳（CO2）还原等反应的热力学要求。然而,纯CdS半导体容易发生光腐蚀,导致其活性较低。为克服上述缺点,本论文首先通过调控CdS形貌,合成中空CdS微球,并通过在CdS微球表面负载碳量子点（CDs）助催化剂或与具有较大比表面积的半导体构建异质结等方法制备了一系列具有高效光解水制氢活性及二氧化碳还原活性的CdS基复合光催化材料。本文通过表征方法研究CdS基复合材料的结构、光电等物化性质,评估了光催化剂在可见光照射下的产氢效率及循环稳定性、CO2还原效率及循环稳定性,并且对复合光催化剂光生载流子的转移路径和反应机理作出了深入讨论。主要的研究内容如下:（1）ZIF-8/CdS复合光催化材料的制备及其光催化水产氢性能的研究。在CdS微球表面原位生长一层颗粒尺寸极小且具有高比表面积的ZIF-8材料,成功制备了ZIF-8/CdS新型复合光催化剂。通过SEM和TEM观察到粒径极小的ZIF-8颗粒均匀涂覆在CdS微球表面,通过光解水产氢活性测试测得ZIF-8/CdS-40为产氢活性最高的复合光催化剂,其产氢速率为554.68μmol·h-1·g-1,相比于纯的CdS微球其产氢活性提高了约4倍。（2）ZIF-67/CdS复合光催化材料的制备及其光催化水产氢性能的研究。选择CdS微球为主体,在CdS微球表面原位生长ZIF-67纳米颗粒,CdS与ZIF-67可构建异质结,提高CdS的光催化活性。通过XRD,IR,UV-vis,PL,Raman,BET等表征来证明ZIF-67/CdS的结构及光电性能。通过SEM,TEM等测试表征可以探究ZIF-67/CdS的表面形貌。通过XPS可以证明ZIF-67/CdS的元素表征。测得ZIF-67/CdS-60的产氢速率为1721.68μmol·h-1·g-1,相比纯CdS微球,其产氢活性提高了约12倍。（3）TCP/CdS复合光催化材料的制备及其光催化水产氢性能的研究。三蝶烯与浓硝酸发生反应得到2,6,14-三硝基三蝶烯和2,7,14-三硝基三蝶烯两个同分异构体;将2,6,14-三硝基三蝶烯与水合肼发生还原反应,得到产物2,6,14-三氨基三蝶烯,将得到的2,6,14-三氨基三蝶烯与浓氢溴酸反应生成2,6,14-三溴三蝶烯,接着将CdS微球置于2,6,14-三溴三蝶烯的前驱体溶液中,2,6,14-三溴三碟烯通过与1,4-对苯二硼酸产生Suzuki反应,生成的三蝶烯基微孔聚合物（TCP）均匀生长在CdS微球的表面,得到TCP/CdS复合光催化材料。其中TCP/CdS-2的产生氢气的速率高达9480.02μmol·h-1·g-1,相比纯的CdS微球,其产氢活性提高了约66倍。（4）CDs/CdS复合光催化材料的制备及其光催化二氧化碳还原性能的研究。通过电解法可制备CDs,CDs具有高效转移电子的作用。将CDs通过机械搅拌法均匀的负载在CdS微球的表面,形成CDs/CdS复合光催化剂。将CDs/CdS复合光催化剂应用于无光敏剂的乙腈溶剂中,材料的CO2还原活性得到大幅提高,其还原产物一氧化碳（CO）的产生速率为16.09μmol·h-1·g-1,相比于纯的CdS微球,CO产生速率提高了约4倍。
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