硫属纳米半导体材料的制备及其应用研究

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随着人类文明的进步、科技的发展,由于具有特殊的光电性质和光制发光特性,纳米半导体材料在太阳能开发与功能产品的研发等领域引起了科学家的广泛关注。一方面,半导体材料在一定波长的光照下可以被激化,产生具有还原能力的电子和氧化能力空穴,这使得纳米半导体材料能够被应用于光解水产氢与净化水体污染物。由于具有独特的电子结构与优异的可见光响应能力,新型半导体材料Cd In2S4被进一步开发应用于光解水制氢以及光催化降解有机污染物。另一方面,量子点(QDs)在紫外光照射下,被激发产生荧光,并产生相应的的颜色,这种独特的光学性质使得QDs在发光材料的开发上具有很大的潜在应用价值。Ag-In-Zn S/Zn S量子点不仅荧光量子产率高绿色无毒而且可以被大规模制备,将其进一步开发应用于实际是一件很有价值的事。研究成果如下:1.使用一种实用、简单的水热法将纳米TiO2原位复合在Cd In2S4表面构筑新型直接Z-Scheme Cd In2S4/Ti O2异质结。通过测试Cd In2S4/Ti O2光催化降解MO的速率研究它的光催化性能。并通过XRD、SEM、TEM、XPS、PL、UV-Vis DRS、电化学测量等表征手段研究了他们的结构、形貌及光电效应。当Ti O2的负载量为25wt%时,Cd In2S4/Ti O2光催化剂的降解效率最高。与纯Ti O2和纯Cd In2S4相比较,复合物中两组分之间直接Z-scheme结构的形成保留了各组分的优异性能促使整体具有优异的光催化性能。通过活性物质捕获实验,确定h+和·O2-是主要的活性物质,然后结合复合物的能带分析构建合理的电子传输模型。2.通过一种绿色、简单的水热法在花状CdIn2S4表面沉积一层Mo S2,形成Cd In2S4/Mo S2异质结。研究了不同负载量对Cd In2S4光催化产氢的影响,并通过对比纯Mo S2和Cd In2S4的晶体结构形貌及光电性质,系统的分析了Cd In2S4/Mo S2复合物高效产氢的原因并根据实验结论提出可能的电子传输模型。3.首先制备了由蓝向红方向发射的水凝胶包覆的高发光Ag-In-Zn-S//Zn S量子点,在物理共混过程中加入适量的壳聚糖和甘油,制备了壳聚糖甘油/QDs纳米复合胶,干燥后得到了具有较高透光率、柔韧性和可折叠性的新型壳聚糖-甘油/QDs纳米复合薄膜。通过控制增塑剂中明胶、壳聚糖和甘油的相对含量,分别测试了壳聚糖甘油/QDs纳米复合薄膜(GCG-QDTFs)的透光率、溶解度、吸湿性和力学性能,探讨了各变量对性能的影响,进一步研究了新型量子聚合物复合防伪材料薄膜在玻璃和塑料袋上的应用性能。
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