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随着日益增加的全球能源消耗和环境污染,开发绿色的能源和治理环境的污染是目前科学和工程领域最重要的课题之一。在治理环境的污染包括降解有机水污染物,空气污染等方面,半导体光催化剂可以直接转化太阳能为化学能。例如利用太阳能从水分解中产氢和降解有机物,这就提供了一个解决环境和能源危机的有效途径。ZnS作为Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,具有独特的光电性质与良好的化学稳定性,因此在光催化领域已经大量研究了这种材料。影响光催化性能的重要因素主要包括材料的形貌和比表面积。目前研究发现,提升半导体光催化领域的重要研究手段是通过控制生长的条件从而控制光催化剂的形貌与尺寸等从而提升其光催化性能。此外,由于ZnS的带隙较宽,光吸收范围较窄,导致光能利用率降低从而限制了光催化活性。为了进一步提升ZnS的光催化活性,目前已经研究的方法有一些非金属和金属掺杂,表面敏化以及和不同半导体材料复合。特别的,通过与窄带隙材料的复合能有效的调节能带结构从而拓宽光响应范围并降低电子空穴对的复合率使光催化活性增强。本文主要采用化学浴回流沉积法制备了几种ZnS纳米结构的复合材料,并系统研究了复合材料样品的形貌、结构和成分等对其光学性能和光催化性能的影响。取得了以下几方面的研究成果: (1)通过简单的回流法使用前置ZnS纳米球和Bi(NO3)3溶液通过离子交换反应生成新的Bi2S3/ZnS纳米片。合成的Bi2S3/ZnS纳米片是介孔结构,比表面积高达101.30 m2/g并且通过超声吸附实验发现这种纳米片对甲基蓝(MB)表现出很高的吸附性能和在紫外光照下的光催化降解活性。这种高的吸附性能和光催化活性归功于纳米薄片特殊的表面积提供了更多反应原位,有利于光生电子空穴对的分离。此外通过对生长的过程进行观察探究了Bi2S3/ZnS纳米片可能的形成机理。提出了Bi2S3/ZnS纳米片光催化降解过程中·OH和光生空穴作为活性体降解MB的机理,并通过甲醇和异丙醇作为俘获剂验证了这一假设。这一工作提供了一种低花费、制备量大的方法去合成形貌可控的且在光催化领域具有应用前景的复合样品。 (2)增强半导体催化剂光催化活性的一种有效措施是选择具有高活性的晶面生长。我们报道一种简易的合成方法制备六角片状 Bi2S3/ZnS复合材料,并且通过调节Bi离子对Zn离子的摩尔比例可得到较多的高活性面。所得到的 Bi2S3/ZnS纳米复合材料主要是六角形貌并具有增强的光催化降解 MB的能力,其降解效率分别是纯 Bi2S3和纯 ZnS的7.1和3.6倍。这种增强的光催化活性归功于高活性的{221}晶面的大量形成和界面异质结合导致的光致电子空穴对的更有效的分离。而且还提出了 Bi2S3/ZnS复合材料降解 MB的一种可能的机理是光致空穴和·OH自由基作为主要的活性物质,这种猜测已经通过使用不同的活性物质俘获剂所证实。对于环境净化和能源供给,新制备的 Bi2S3/ZnS复合材料有希望成为一种受欢迎的光催化剂。