随着工业的发展、科技的进步,环境问题和资源危机日益严重。太阳能作为可持续利用资源以及清洁能源,一直受到广泛的研究。利用太阳能光催化技术解决环境和资源的问题是一种非常有前景的途径。作为光催化剂,TiO₂在被发现以来一直受到广泛研究和应用。但由于TiO₂的禁带宽度较宽,只能吸收不超过5%的太阳能,对太阳能的利用率很低。由于硫化物具有特殊的二维结构及合适的禁带宽度,近几年已作为太阳能光催化剂的潜在替代材料。其中SnS₂在可见光区即可发生响应,且具有无毒、化学性质稳定的特点,是极具潜力的可见光催化材料。但SnS₂的光生载流子迁移率较差,电子空穴复合率较高,光催化效果并不理想。SnS是一种窄带隙半导体,可在近红外区域发生响应,且具有很高的电荷迁移率和光吸收系数。目前为了提高SnS₂在可见光区的光催化性能,主要采用负载贵金属或构建异质结材料的方法。本文首先采用直流电弧等离子体技术合成了Sn纳米颗粒,然后将所制备的Sn纳米颗粒和升华硫作为前驱体,采用原位一步硫化法制备了块体SnS、SnS₂和SnS/SnS₂异质结纳米片。通过XRD、Raman、XPS对样品进行物相分析,确定样品的结构和化学组成,以SEM、TEM对样品进行了形貌结构表征,利用分光光度计判断样品基本的光电特性。以氙灯作为模拟光源,利用三电极测试系统探究了SnS/SnS₂异质结的光电化学性质。研究中发现,由于不同硫化物的形成能不同,在硫化过程中,通过控制合成条件,能够使产物在SnS和SnS₂之间转变,锡硫比例和煅烧温度的变化会影响SnS/SnS₂异质结纳米片中SnS和SnS₂含量的变化。与纯SnS₂相比,SnS/SnS₂异质结纳米片具有更高的光吸收率。此外,片状纳米SnS/SnS₂异质结的光电化学性能要显著高于纯SnS和SnS₂。这是由于负载SnS后,SnS/SnS₂异质结为I型异质结,SnS₂的光生载流子都迁移到SnS上,由于SnS和SnS₂的导带和价带之间能带差较大,电子和空穴迁移速率不同,有利于减小光生载流子的复合率。而由于SnS具有高电子迁移率,当异质结中的光生载流子迁移到SnS上时,可以很快的到达催化剂表面参与反应,降低了其在半导体内部的复合率。