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半导体光催化剂的催化性能不仅受到外部环境因素的影响,更与材料本身的光学、电学和磁学等物理与化学特性有关。而材料的物理与化学特性与其化学组成及晶体结构、内部缺陷、形貌尺寸等微观结构密切相关。因此,通过调节半导体材料的化学组成与微观结构可以达到对半导体材料光催化活性进行调控的目的。SnS2、SnO2及其相关复合材料因具有独特的光学、电学和磁学等物理与化学性能而在光催化领域具有广阔的应用前景。因此,调控SnS2、SnO2及其相关复合材料的微观结构与化学组成对于拓展其在光催化领域的应用尤为重要。本论文以SnS2、SnO2及其相关复合材料为研究对象,主要进行了以下几个方面研究:(1)利用低温水热方法合成了 SnS2量子点(QDs)与氨基化石墨烯纳米片(AGNSs)的复合纳米材料。利用电子束辐照(EBI)对SnS2 QDs/AGNSs(SAGNSs)进行了微结构调控。系统研究了 EBI剂量对SAGNSs微结构与光催化活性的影响。研究结果表明:EBI不仅实现了石墨烯的氮(N)掺杂,而且实现了对SnS2 QDs的微结构调控。尤其是,70 kGy的EBI不仅成功将N掺入石墨烯片形成了 N掺杂石墨烯片(NGNSs),而且提高了 SnS2 QDs的结晶度,也使SnS2 QDs产生了适量的晶格缺陷。与未经辐照的样品相比,70 kGy辐照的样品表现出了更优的光催化活性。光催化活性的提高可以归因于以下两点:(ⅰ)EBI诱导SnS2 QDs产生晶格缺陷,从而导致了在SnS2 QDs中形成了具有更低带隙的缺陷表面层。缺陷表面层有利于光生电荷从SnS2 QDs的内部向其外部转移。(ⅱ)NGNSs与SnS2 QDs的良好接触界面为光生电荷由SnS2 QDs向NGNSs转移提供了便利的通道。研究结果表明:EBI是一种调控纳米材料的微结构和光催化活性的有效方法。(2)通过水热法制备了 Ni掺杂SnS2(Ni-SnS2)微球。通过热氧化方法构建了 Ni-SnS2/SnO2 QDs异质结(NiSnSO)。研究了热氧化时间对NiSnSO微结构与光催化活性的影响。热氧化100 min的NiSnSO(NiSnSO-100)具有如下优点:(ⅰ)Ni掺杂提升了 SnS2在可见光区的光吸收能力,降低了 SnS2的带隙;(ⅱ)构建的SnS2微球和SnO2 QDs的异质结界面促进了光生电荷的传输与分离。(ⅲ)热氧化产生的SnO2 QDs有利于反应物的富集,能够为光催化反应提供更多的反应中心。因此,NiSnSO-100比纯的SnS2具有更强的光催化活性。上述研究结果表明:掺杂与异质结相结合的办法在调控材料微结构与光催化活性方面具有重要作用。(3)通过一种简易、绿色的水热合成方法制备了 Ni掺杂的SnO2 QDs。在制备过程中,维生素C(VC)为稳定剂,Na2CO3为沉淀剂。研究了 Ni掺杂量对SnO2QDs光催化活性的影响。1%Ni掺杂的SnO2 QDs具有如下优点:(i)Ni掺杂提高了 SnO2 QDs的光吸收能力,降低了其带隙;(ⅱ)Ni作为电子捕获中心,提高了光生电子与空穴分离效率;(ⅲ)Ni掺杂SnO2QDs的粒径很小,比表面积较大,因此有利于光催化反应过程中的反应物的富集,并为光催化反应过程提供了更多的反应中心。基于以上原因,1%Ni掺杂的Sn02 QDs 比纯SnO2 QDs具有更强的光催化活性。