硫化镉(CdS)作为一种n型无机半导体材料,由于其合适的能带间隙(2.42 eV),特殊的光学和电学性质得到众多研究者的青睐。然而单组分硫化镉的稳定性因自身的光腐蚀被严重限制。在本论文的工作中,我们通过将卟啉与硫化镉结合,增加了其在可见光区的光电化学稳定性,并研究了纳米复合材料在可见光下的光催化活性以及在光电化学传感器中的应用。本工作主要包括三部分,具体内容如下:1.ZnTHPP电荷转移通道对提高CdS光解水活性的研究作为可见光半导体,硫化镉具有合适的带隙,但其严重的光腐蚀严重限制了其在光催化中的应用。在本章工作中,为解决硫化镉的自腐蚀现象,我们引入酰肼基苯基卟啉,该卟啉不仅作为传统的光敏剂,进一步增加材料的光捕获能力,更重要的是易氧化官能团酰肼基的引入使得卟啉作为电荷转移通道,通过内部化学反应消耗硫化镉光生空穴来抑制其光腐蚀,进一步提高了 CdS的光催化活性及其稳定性。其产氢效率在不加任何助催化剂以及空穴捕获剂的情况下提高了 6倍,并且催化活性经过多次循环仍表现出较好的效率。2.ZnTHPP/CdS NSs纳米复合材料对多巴胺光电传感的研究基于前章工作,我们发现ZnTHPP/CdS NSs纳米复合材料对DA具有很好的特异性光电化学响应,可以实现对多巴胺的特异性检测。在可见光照射下,光电流随着多巴胺浓度的增加而逐渐增大。这主要是由于DA在该体系中不仅作为供电子体,捕获叶啉HOMO轨道的空穴,增大载流子分离率,改善光电流响应。另一方面,DA中的两个OH与卟啉中的Zn2+配位形成电荷转移络合物,进一步改善电子和空穴的分离率,提高光电流响应。在此双重作用下,使得该复合材料对DA有很好的光电检测响应,其检测范围为0.01-80 μM,检测限为1.79 nM。3.rGO/CdS NPs/TPP-SH纳米复合材料对Cu2+光电传感的研究在该章中,首先通过静电吸附的方法制备了 rGO/CdS NPs,同时合成了 p型有机半导体单巯基卟啉,然后将其通过S-Cd键锚定在CdS的表面,制备了 rGO/CdS NPs/TPP-SH三组分纳米复合材料,并修饰于ITO电极表面,构建了一种用于检测Cu2+的高灵敏光电化学传感器。由于CdS与巯基卟啉能级匹配,二者形成p-n异质结,进而提高光电流响应,具有较高电导率rGO的引入进一步实现信号放大。当加入Cu2+后,Cu2+会置换出CdS中的Cd2+形成CuSx,此时空间位阻增大,阻碍光电子的传递。此外,CuSx的能带间隙小于CdS的能带间隙,会竞争性地捕获太阳光,并且使得卟啉LUMO轨道上的电子沿着反方向传递到CuSx的导带,使得较少量的电子通过CdS传递到电极表面,导致光电流降低,从而实现了对Cu2+的光电化学检测。