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《武汉理工大学》 2004年
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CdS-TiO_2复合半导体薄膜的制备及其光催化性能的研究

赵兹君  
【摘要】: 本文针对光催化技术应用中存在的TiO_2光催化量子效率低,吸收利用太阳能光谱范围有限,催化剂回收困难等问题,通过窄禁带半导体CdS(E=2.5ev)的复合,对纳米TiO_2进行了改性研究,一方面,由于CdS的窄禁带宽度可以扩展薄膜的光谱吸收范围,另一方面,由于能带的交叠,提高了光生电子和空穴的分离效率,从而提高了薄膜的光催化降解效率。 本文采用溶胶-凝胶技术,以钛酸丁酯、乙酸镉和硫脲为原料,以普通玻璃片为载体,制备了纳米TiO_2薄膜、CdS薄膜和CdS-TiO_2复合半导体薄膜,研究了制备过程中多种制备参数(如溶胶的浓度,聚乙二醇(PEG)的加入量,镀膜层数,热处理温度及时间)对薄膜结构和性能的影响,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDXA)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等测试手段对各薄膜进行了结构和物性表征。以有机染料罗丹明B为目标降解物,研究了薄膜的光催化降解性能。 研究结果表明:在本实验条件下,具有较好光催化活性的TiO_2薄膜的最佳制备条件为:TiO_2溶胶的浓度为0.7mol/1,聚乙二醇的加入量为0.5g,镀膜层数为3,热处理温度为480℃,保温1h。而对于CdS-TiO_2复合薄膜,当CdS/TiO_2(摩尔比)为2.5%镀膜层数为3,在氮气保护下,通过480℃热处理,保温1h,得到的薄膜光催化性能最好。 研究了染料罗丹明B的初始浓度、溶液的酸度等因素对TiO_2薄膜降解率的影响。结果表明,在本实验条件下,当罗丹明B溶液的浓度为10mg/l,pH=3时,染料具有最佳的降解效果。通过对罗丹明B光催化降解动力学的研究表明,罗丹明B的降解呈一级动力学特征。 通过CdS对TiO_2薄膜的复合掺杂,不仅改善了TiO_2薄膜的光谱吸收性能,还提高了TiO_2薄膜的光催化降解效率。在本实验条件下,TiO_2薄膜的光谱吸收范围从380nm扩展到了550nm,其降解率从60.5%提高到了78.5%。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN304.05

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