CdS纳米微粒的制备及其光电催化性质

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangjuan860405
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CdS是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物,在室温下的带隙能为2.42 eV,具有独特的光电特性,在发光二极管、太阳能电池及其他光电元器件上都有着重要用途。近年来引起了人们的广泛关注,各种制备方法也由此应运而生。因制备的方法不同,所得的纳米粒子的粒径、粒度均匀性及相结构也不同,进而影响它们的性质。本论文主要是以CdCl2·2.5H2O、Na2S·9H2O、正庚烷、正丁醇及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,在超声波作用下,使用CTAB/正丁醇/水/正庚烷反胶束体系成功的制备出CdS半导体纳米粒子。运用傅立叶红外光谱(FT-IR)、差热-热重(DTA-DTG)等近代结构分析方法对其进行研究,结果得到了表面修饰CTAB的CdS纳米粒子。而表面修饰CTAB的作用如下:第一,阻止了CdS纳米粒子的团聚;第二,增加了CdS纳米粒子的水溶性。用高分辨透射电镜(TEM)对粒子进行表征,得到粒子平均粒径为3-5nm;X射线粉末衍射(XRD)分析表明CdS为面心立方结构即β-CdS晶型。通过紫外可见吸收光谱(UV-vis)研究了反应物CdCl2·2.5H2O、Na2S·9H2O的不同配比对纳米粒子成长的影响,随着Na2S的量的减少,其吸收光谱表现出明显的蓝移,表明CdS纳米粒子的减小。CdS的荧光光谱表明其荧光发射主要为激子发射。论文对模型染料-甲基橙的光催化降解实验结果表明,CdS纳米粒子表现出很高的活性。以反相胶束法制备的CdS纳米粒子为光催化剂,利用可见光作为光源对水溶液中甲基橙的光催化降解进行了研究。研究了CdS纳米光催化剂用量,甲基橙溶液的起始浓度和pH值与甲基橙的脱色率的关系及机理,结果表明CdS纳米光催化剂对甲基橙光催化降解有很好的光催化作用。当甲基橙起始浓度为20mg/L,催化剂用量为0.125 g/L,pH值为7.1时,光照8min后,甲基橙的脱色率可达到90%以上。论文还对CdS纳米粒子修饰到玻碳电极上对氧化还原蛋白质的电化学响应及对过氧化氢催化作用进行了探讨。结果表明:硫化镉纳米粒子为蛋白质和电极之间的直接电子转移提供了有利的微环境。另外,修饰的氧化还原蛋白质对过氧化氢的还原表现出稳定的生物催化活性。其相关作用机理还需要进一步的研究。
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