● 摘要
将窄禁带半导体与能带结构相匹配的其他半导体复合是提高光催化效率的有效方法。本文制备一维ZnO微米棒作为载体,然后分别与Cu2O和CdS复合,并测试两种复合样品对RhB水溶液的光催化降解效果,然后测试其表面光电压谱(SPS),做电子转移机理研究。本文利用水热法制备了具有较大的长径比,并且结晶性良好的一维ZnO微米棒。通过调控生长时间,发现ZnO生长的两种方式:多数ZnO晶核形成后,逐渐沿[0001]方向生长成棒状;少数ZnO晶核形成后,会沿四面八方呈放射性生长,形成球状结构,继而分裂成簇状结构,直至每根ZnO都分散开来独立存在。将Cu2O纳米颗粒沉积到ZnO表面形成复合样品。通过紫外-可见光照下的光催化测试,发现复合后的样品在催化活性上有明显的提高,并寻找到最佳Cu2O负载量。对比不同复合样品后发现Cu2O的负载量以及颗粒尺寸等因素会影响催化效率。本文还对ZnO/CdS复合样品的光催化活性做了测试,其催化性能比纯ZnO有提高,但与纯CdS相比没有明显增强。通过对比ZnO/Cu2O复合样品、ZnO和Cu2O的表面光电压谱,发现复合后SPS强度明显增强,并且反应区扩展到了可见光区域,表明复合样品电子-空穴对的分离得到了增强。另外,ZnO微米棒作为载体,提高了纳米颗粒的回收率,并且由于其良好的结晶性,可以作为电子传输的通道,加速电子的转移,促进电子-空穴对的分离,提高光催化活性。
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