CoxOy/CdS可见光催化剂的性能研究开题报告

 2021-08-08 14:27:14

1. 研究目的与意义

随着经济的飞速发展,环境污染也日益严重,尤其是水污染,直接影响人类的生存。污水中含有很多有毒及难分解的有机污染物,如卤代有机化合物、偶氮类染料、各类表面活性剂、有机磷农药、酚类污染物等,因此,污水处理已成为人们关注的焦点。目前,污水处理比较常用的技术有:生物技术、生化技术、化学氧化技术和催化氧化技术等,其中,生物技术虽为现行的主要处理技术,但对毒性高一些的人工合成有机物无能为力;物化法和化学氧化法有去除率低、运转费用高、二次污染等缺陷。半导体光催化技术,又被称作绿色技术和环境友好技术,能将许多水中难生物降解的有机物彻底矿化,具有除净度高、无二次污染、分解速率快和易于操作等优点,而且近年来发展迅速,因此有望成为新的高效节能的环境污染治理技术。1972年,a.fujishima和k.honda在n型半导体tio2电极上发现了水的光催化分解作用,之后以此为契机,开始了多相催化研究的新纪元。

以纳米tio2为光催化剂光催化氧化水体中和空气中的有机污染物,近年来受到广泛重视。特别是在废水处理领域,纳米tio2显示出巨大的应用潜力。但由于tio2光催化剂的禁带宽度3.0ev,只能利用太阳光的紫外部分,所以对其的广泛应用受到了限制。硫化镉是一种重要窄带隙n-型半导体,由于其禁带宽度在2.4ev左右,能有效吸收可见光,具有很高的光催化活性,因此,它在环境治理领域,特别是在处理低浓度有机废水等方面具有广阔的应用前景。但是,由于硫化镉易被光腐蚀,发生如下反应:

(2hvb cds → cd2 s)

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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。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1. coxoy/ cds复合半导体光催化剂的制备及工艺研究。

2. coxoy/cds复合半导体光催化剂的结构表征。

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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CoxOy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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