NiO/CdS光催化性能研究开题报告

 2021-08-08 11:01:49

1. 研究目的与意义

太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源. 通过对生物质能、水能、风能和太阳能等几种常见新能源的对比分析,我们可以清晰的得出太阳能发电所具备的独特优势。随着能源危机和环境危机的日益加深,太阳能电池及太阳能电池材料、光催化分解水制氢及制氢材料、光催化降解有机污染物及光催化材料等研究领域,都已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太阳能电池、光催化降解和光催化分解水制氢的研究,是举世关注的研究领域。

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。nio是具有较好吸光性能的p型半导体材料,cds是一种窄带隙n-型半导体,两者在可见光区的吸收带位置不同。因此,nio和cds对可见光的吸收具有互补作用。目前,就所了解文献知,对用nio来改性硫化镉的报道很少。而p-n复合半导体能有效提高电荷分离效率,使光催化效率明显提高。所以,对p-nio/n-cds复合光催化剂的制备及表征进行探索和研究将会是一件很有意义的事,实现p-nio/n-cds复合应将会大幅改善硫化镉光催化剂的催化性能,提高其光催化效率。

本研究试图通过形成p-n复合半导体p-nio/n-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。采用新工艺制备纳米cds颗粒,进而制备不同摩尔比的纳米p-nio/n-cds复合光催化剂,探索复合催化剂的最佳制备工艺,并通过几种仪器分析方法对催化剂的结构进行表征对比。同时,采用紫外等并以甲基橙水溶液为模型降解物,对复合催化剂的性能进行研究。

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2. 国内外研究现状分析

硫化镉是本征n-型半导体,作为一种过渡金属硫化物,由于其优异的光催化性能,一直成为人们研究的热点,目前,国内外关于纳米硫化镉粉体的制备方法很多,主要有固相法,包括机械粉碎法和固相化学反应法,液相法,包括微乳液法或反胶束法,水热法,沉淀法,前躯体法和气相法等,通过不同的制备路线来合成纳米硫化镉粉体,每种制备方法都有其优势,但也存在着缺陷。

由于硫化镉具有单一使用稳定性差、受光腐蚀影响大等缺点,使其的广泛应用受到很大的限制,因此需要对它进行有效的改性。目前国内外对其的改性方法主要有包覆法、离子掺杂、负载、表面修饰等,每种方法均有各自的特点。但纵观国内外有关对硫化镉的改性方法中,鲜见有关于采用p-n复合的报道,因此,可以说,p-n复合应该是硫化镉改性领域中的一个新的研究热点。

nio是一类广泛应用于催化、电子、电池等领域的无机材料。由于纳米nio 的表面原子数与体相原子数之比极大,由此显示出体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而许多性能优于普通nio ,用途更广泛。nio是具有较好吸光性能的p型半导体材料,已试用于水分解制氢、有机物降解和有机合成过程中

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1 纳米cds的制备,对制备工艺进行优化。

2 纳米nio的制备,表征其性能。

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4. 研究创新点

由于硫化镉具有易被光腐蚀和不稳定的缺点,国内外对其的众多改性方法中很少见到有关p-n复合的报道。

利用溶胶凝胶法,采用p-型NiO半导体与n-型CdS半导体复合,通过形成p-n结,可以有效的提高电荷的分离效率,降低硫化镉的光腐蚀缺陷,从而达到增加其光稳定性的目的,进而提高其在可见光下催化降解有机污染物的能力。

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