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能源危机和环境恶化是二十一世纪以来人们最担心的问题之一。光催化和光电催化水分解能够通过利用太阳能分解水制氢,这种技术有希望同时解决能源和环境问题。因此近年来,关于半导体光催化和光电催化分解水的研究一直是前沿热点。CdS由于其可见光响应以及其能带位置能够满足水分解、CO2还原、有机物降解等光催化反应的热力学要求成为研究者们重点关注的半导体材料。影响CdS光催化活性的一个主要问题是其载流子极易复合。针对这一问题,我们通过简单的一步水热法和锻烧处理构造了Z型CdO-CdS纳米棒阵列催化剂,实现了对光生载流子的高效分离。在此基础上,利用XRD、SEM、HRTEM、XPS、DRS、PL、光电测试等手段对构造的材料结构和光电催化机理进行了研究。本论文分为以下四章:第一章是绪论。首先介绍了研究背景和半导体光电催化的原理,综述了半导体光电催化的研究现状,介绍了提高半导体材料光催化性能的主要策略。然后,综述了CdS和CdO-CdS体系的研究现状,列举了提高其催化活性的一些代表性工作。最后,介绍了本论文的研究内容。第二章是实验部分。列举了实验过程中使用的化学试剂和仪器设备,并对光催化材料的合成及分析测试过程进行了详细说明。第三章是结果与讨论。根据XRD和SEM测试结果可知,所制备的纳米棒为纤锌矿型CdS,其形貌为直径100～200 nm的规整六方棱柱结构。通过XPS和HRTEM可以证明在空气中锻烧的样品其表面原位形成了CdO层,构成了CdO-CdS复合结构。通过优化煅烧温度和时间得到了该实验条件下光电催化性能最优的样品。在0 V vs.Ag/AgCl偏压下,CdO-CdS纳米棒阵列的光电流密度达到6.5 mA·cm-2,光电催化产氢活性为240μmol·cm-2·h-1,约为纯CdS纳米棒的2倍。该体系光电催化性能超过文献报道的类似体系。材料结构和光电性质等结果证明所构建的CdO-CdS纳米棒阵列在光电反应中遵循直接Z型异质结机理。该结构不仅促进了光生载流子的有效分离,而且保留了载流子的强氧化还原能力。第四章对本文的研究工作做出了总结分析,并对今后的工作方向进行了展望。