硫化锑纳米材料的制备及其可见光光催化性能研究

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本论文采用三种方法成功合成了不同形貌的Sb2S3纳米材料。主要内容如下:用回流法制备了硫化锑纳米花;用微波法合成了硫化锑纳米棒;用水热法制备了稻草捆状硫化锑纳米结构。以酒石酸锑钾(C4H2KO6Sb·1.5H2O)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA二钠,C10H14N2Na2O8·2H2O)和硫代乙酰胺(TAA, C2H5NS)作为原料,在回流加热条件下成功制备了Sb2S3纳米花。用XRD、SEM、HRTEM、UV-Vis等手段对所制备样品进行了表征。XRD谱图分析表明所获得的产品为正交晶系的硫化锑结构,其晶胞参数为a=1.123nm, b=1.131nm,c=0.3833nm。SEM、TEM和HRTEM分析表明所制备的Sb2S3是由直径为170550nm,长度为1.55.4μm的纳米棒组装成的纳米花。UV-Vis结果表明,Sb2S3纳米花的直接带隙宽度约为1.90eV。可见光光催化性能实验显示,Sb2S3纳米花在300W氙灯照射下对罗丹明B具有较高的光催化活性,经9h降解,罗丹明B的降解率可达93.3%。以C4H2KO6Sb·1.5H2O、EDTA和硫脲(Tu, CH4N2S)为原料,乙二醇为溶剂,采用微波法成功制备了Sb2S3纳米棒。用XRD、SEM、HRTEM、UV-Vis等手段对所制备样品的晶体结构、成份、形貌和光学性能进行了表征;考察了微波火力、微波时间、EDTA和表面活性剂等对样品形貌的影响;以300W氙灯为光源,通过降解罗丹明B考察了Sb2S3的光催化活性。结果表明,在20%的微波火力条件下反应25min可得到平均直径约为155nm、长度约为3.5μm的正交晶系的硫化锑单晶纳米棒。其晶胞参数分别为a=1.128nm,b=1.131nm,c=0.3835nm。UV-Vis分析表明,Sb2S3纳米棒的能带间隙为1.54eV。光催化活性测试表明,在300W氙灯下,光照10h后,罗丹明B的降解率可达94.1%。以C4H2KO6Sb·1.5H2O、EDTA和L-半胱氨酸(C3H7NO2S)为原料,用水热法成功制备了稻草捆状的硫化锑纳米结构。对产品的晶型、成份、形貌和光学特性等用XRD、SEM、TEM、HRTEM和UV-Vis等手段进行了表征;以罗丹明B为目标降解物考察了硫化锑的光催化活性。结果表明:所制备产品为正交晶系的Sb2S3,其晶胞参数分别为a=1.125nm, b=1.131nm, c=0.3835nm;稻草捆状的硫化锑由平均直径约为250nm、长度约5.8μm的纳米棒组成。研究发现反应温度、时间、EDTA、溶剂和硫源等对产品形貌有着重要的影响。UV-Vis分析表明,所制备的产品是直接带隙约为1.90eV的半导体材料。
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