微/纳米材料硫化锌铜的制备及可见光光催化性能研究

摘要

本文分别采用水热法和溶剂热法制备了CuxZn1-xS微米球、微米管、花状微米球等微/纳米材料，并研究了其光催化活性。
　　以CuCl2·2H2O、ZnSO4·7H2O和CH3CSNH2为原料，通过水热法制得了CuxZn1-xS微米球。样品用XRD、SEM、FT-IR和UV-Vis等进行了表征；并研究了其光催化活性。结果表明，CuxZn1-xS具有立方相ZnS的晶体结构，随着铜锌摩尔比x值的增加，样品CuxZn1-xS的晶粒逐渐减小。反应温度、反应时间、不同铜锌摩尔比、表面活性剂和不同铜锌盐对样品形貌都有较大影响。FT-IR分析表明，Cu0.03Zn0.97S的稳定性好，没有氧化物产生，具有良好的红外光透过率。UV-Vis分析表明，CuxZn1-xS在紫外光区有较强的吸收，随着铜锌摩尔比x值的增加，在可见光区吸收增强。光催化降解罗丹明B效果表明，不同铜锌摩尔比的样品CuxZn1-xS光催化效果不同，随着铜锌摩尔比x值的增加，光催化活性增强。
　　以氯化铜、硫酸锌和硫代乙酰胺为原料，通过水热法制备了CuxZn1-xS微米管。用XRD、SEM、TEM和UV-Vis等对其进行了表征；研究了其光催化活性。结果表明，CuxZn1-xS大部分的衍射峰与六方相CuS晶体相吻合，其晶胞参数为a=0.3796nm，c=1.638nm。不同铜锌摩尔比、反应温度、反应时间对样品尺寸和形貌有较大影响。TEM分析表明，Cu0.8Zn0.2S微米管是由宽约35nm，长约80nm的纳米片组成的。UV-Vis分析表明，样品CuxZn1-xS在紫外和可见光区都有不同程度的吸收，Cu0.8Zn0.2S在480nm处有一个宽的吸收峰。光催化降解罗丹明B效果表明，不同铜锌摩尔比的样品CuxZn1-xS光催化效果不同，Cu0.8Zn0.2S在300W氙灯下照射120min，罗丹明B的降解率达到98％。
　　以ZnSO4·7H2O、CuCl2·2H2O和NH2CSNH2为原料，HOCH2CH2OH为溶剂，通过溶剂热法制得了由纳米片构成的CuxZn1-xS花状微米球。用XRD、SEM、UV-Vis和AAS等对样品进行了表征，并研究了其光催化活性。结果表明，样品CuxZn1-xS具有六角相CuS的晶体结构。反应温度、反应时间、铜锌摩尔比和硫源对CuxZn1-xS的形貌均有较大影响。UV-Vis结果表明，CuxZn1-xS在紫外和可见光区都有较强吸收，Cu0.7Zn0.3S在560nm处有一个宽的吸收峰。光催化活性研究表明，在35W氙灯照射40min后，Cu0.7Zn0.3S光催化降解亚甲基蓝达到90%。通过氙灯和高压汞灯照射下光催化效果的比较表明，样品CuxZn1-xS在可见光区活性更高，催化能力更强。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 半导体光催化原理

1.3 影响半导体光催化反应的因素

1.4 半导体光催化剂的改性

1.5 半导体光催化剂制备方法

1.6 硫化锌铜的研究概况

1.7 本论文的研究目的和主要内容

第2章 水热法制备CuxZn1-xS微米球及其光催化性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第3章 水热法制备CuxZn1-xS微米管及其光催化性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第4章 CuxZn1-xS花状微米球的溶剂热法制备及可见光活性

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

结 论

参考文献

致谢

个人简历、攻读硕士学位期间科研成果情况