Bi2S3/CdS光催化剂的制备和表征开题报告

 2021-08-08 10:42:08

1. 研究目的与意义

人类在进入二十一世纪的今天,正面临着人口、资源、能源和环境问题的严峻挑战,而环境污染,能源短缺是其中最重要的问题;一场以节约能源和资源的,保护生态大环境,实现可持续发展为目的的工业革命正在兴起。

光催化研究因同时关系到环境、能源、材料这三大课题,所以吸引了越来越多的研究者投身其中。

硫化镉是一种优良的光催化剂,它可以有效的降解化工废水中的多数有机物,起到处理废水保护环境的良好作用。但cds容易被光腐蚀,从而失去活性,降低催化效率。虽然以上提到了几种对其的改性方法,但每种方法都或多或少的存在某些安全、成本或改性效果上的不足。本研究试图通过形成复合半导体bi2s3/cds的方式,达到显著降低cds光腐蚀作用以延长其使用寿命的目的。

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2. 国内外研究现状分析

复合半导体能有效抑制光生载流子的复合,提高半导体-电解质溶液界面的净电荷转移效率,表现出较高的光催化活性,因此近几年来,半导体复合材料光催化性能的研究已然成为当前相关交叉学科研究中最活跃的领域之一。制备复合半导体的方式多样,目前研究出的各种复合半导体光催化剂虽然能利用可见光降解有机污染物,但效率不高。

二十世纪七十年代初,日本科学家Fujishima和Honda发现半导体TiO2电极上可以光催化分解水得到氢气,为人类利用太阳能开拓了一条崭新的途径。从此,光催化成为全球的热点研究领域,各国纷纷投入大量的人力和物力进行光催化降解和光催化分解水制氢的研究,取得了令世界瞩目的研究成果。半导体光催化剂的种类繁多,如TiO2、CdS、RuO2、ZnO、Fe2O3、SrTiO3、Sr3Ti2O7等等。在已报道的大量半导体光催化剂中,CdS的禁带宽度为2.42eV,在可见光区位于400nm-550nm范围内都有一强吸收带,对可见光具有良好的吸收效果。在到达地面的太阳光中,可见光占50%左右,由于CdS半导体的吸收光谱与到达地面的太阳光谱十分匹配,为利用太阳光进行光催化反应提供了良好的条件,因而受到广泛关注.

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1.bi2s3/cds半导体光催化剂的制备,并优化得到最佳工艺。

2.利用xrd、ir、uv对bi2s3/cds结构进行表征。

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4. 研究创新点

目前许多实验都证明材料多孔化后在一定条件下光催化性能明显提高。多孔材料光催化性能的提高主要是由于多孔材料的结构特点决定的,多孔材料的大比表面积使催化反应的反应点增多,同时孔道结构更加有利于反应物在光催化材料表面吸附,此外多孔孔道结构可以使光激发产生的电子和空穴更容易到达光催化材料表面参加表面化学反应,从而提高量子转换效率。

由于Bi2S3/CdS复合半导体能有效提高电子-空穴对的分离效率,使光催化效率明显提高,因此,Bi2S3/CdS复合半导体光催化剂的研究必将受到人们的重视。本课题研究成功后,将得到新型的Bi2S3/CdS复合半导体光催化剂。具有重要的理论意义。

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