随着科技的进步和人类社会的发展,环境污染和能源匮乏这两大问题严重威胁着人类的生存,因此,开发清洁能源,研制高效催化剂,利用纳米光催化技术解决能源和环境污染问题是当今乃至未来发展的必然趋势。ZnS作为典型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体化合物材料,因其独特的光电学特性,而引起研究者的广泛关注。但其禁带较宽,只能被波长小于367 nm的紫外光激发,限制了其在光催化领域的广泛应用。为了增加ZnS对光的利用率,研究者对ZnS进行了各种改性:金属离子或非金属离子掺杂改性,高分子聚合物复合改性,与半导体复合改性等。根据大量文献报道,过渡金属掺杂改性ZnS能够有效的提高ZnS的光学性能,且易制得,其中Cu、Mn更是被大量研究,但目前主要研究的是其对ZnS荧光性能的影响,对光催化性能的影响研究较少。因此,本文系统研究过渡金属离子Mn、Cu掺杂改性ZnS对ZnS光催化活性的影响,并以此为基础制备Mn掺杂ZnS核壳结构纳米材料,研究其光催化活性;利用XRD、SEM、TEM、XPS和紫外可见光谱等测试手段对材料的微观结构、表面形貌和光催化特性进行研究。以乙酸锌、乙酸锰、乙酸铜和硫化钠为原料,采用沉淀法制备结晶好,颗粒小的Cu、Mn单掺杂与双掺杂ZnS量子点,讨论掺杂元素与掺杂量对ZnS的结构、形貌和光催化性能的影响。以光催化活性为指标考察ZnS材料制备的反应温度、反应时间和锌硫比对ZnS光催化活性的影响。结果表明,在反应温度为80℃、反应时间为6 h、锌硫比为1:1条件下制备的ZnS有最高的光催化活性。微观结构分析表明,ZnS晶体的生长存在择优取向,颗粒大小不均,有大量团聚。Cu、Mn掺杂改变晶粒的生长特性和表面形貌,所制备的样品较纯ZnS具有单分散性、颗粒均匀,平均粒径为2 nm。高分辨透射电镜分析表明,ZnS量子点为多晶结构。UV-vis测试表明,Cu、Mn掺杂ZnS量子点使其吸收边红移,提高对光的利用率,对甲基橙溶液的光催化降解活性远优于纯ZnS量子点。在175 W汞灯照射60 min后,2%Mn掺杂ZnS的光催化降解效率为100%,2%Cu掺杂ZnS的光催化降解效率为98%,2%Mn与1%Cu共掺杂ZnS的光催化降解效率为99%,而纯ZnS量子点的光催化降解效率为90%。此外,还以乙酸锌、乙酸锰和硫代乙酰胺等为原料,采用水热法合成结晶好、颗粒分布均匀的C@ZnS:Mn纳米球,讨论了Mn掺杂量对ZnS的结构、形貌和光催化性能的影响。以光催化活性为指标考察制备的反应温度、反应时间对ZnS光催化活性的影响。结果表明,在反应温度为200℃、反应时间为18 h条件下制备的ZnS有较高的光催化活性。微观结构分析表明,所制备的样品具有单分散性、颗粒分布均匀,平均粒径为500 nm。高分辨透射电镜分析表明,ZnS纳米球为多晶结构。UV-vis测试表明,C@ZnS:Mn纳米球的吸收边发生红移,提高对光的利用率,对甲基橙溶液的光催化降解活性远优于纯ZnS量子点。在汞灯照射60 min后,C@ZnS:Mn的光催化降解效率为100%,ZnS@C的光催化降解效率为95%。