基于卡拉胶的CdS碳气凝胶复合材料的制备及光电催化性能研究

摘要

硫化镉(CdS)是一种禁带宽度为2.4eV的半导体材料，它能够对可见光产生响应。CdS经过光激发后可以分别在导带和价带上产生光生电子和空穴，形成电子-空穴对。然而光电子和空穴的快速复合和光腐蚀现象等问题极大地降低了CdS的光催化活性和稳定性。所以，制备一种高效且稳定的CdS复合材料是非常重要的。结合半导体材料的表面修饰优势，碳气凝胶作为低密度和高比表面积的碳材料能够对CdS纳米颗粒起相应的保护作用。然而，传统工艺中的制备工艺较为繁琐，为简化制备工艺，本论文主要采用海洋生物质材料—卡拉胶作为原料制备CdS碳气凝胶复合材料。
　　卡拉胶是一种从红藻中提取出来的水溶性阴离子线型聚合物。其中，?-卡拉胶溶液可以在冷却的情况下或者在金属离子(如K+、Co2+、Cd2+和Fe3+)作用下形成溶胶-凝胶。在制备硫化物复合材料过程中卡拉胶可同时为复合材料提供硫源和碳源。所以，本论文进行一下几个方面的研究：
　　(1)以卡拉胶为原料加入镉离子利用溶胶-凝胶方法，经高温煅烧制备CdS碳气凝胶复合材料，同时利用CO2活化技术进行部分无定型碳的去除，研究不同煅烧温度和碳含量对材料光电催化性能研究。
　　(2)以卡拉胶和钛酸纳米纤维为原料同时引入镉离子，制备出有不同TiO2含量的TiO2@CdS@碳气凝胶复合材料，对不同煅烧温度和不同TiO2比例的复合材料的光催化性能研究。
　　(3)利用上述类似方法，引入g-C3N4，制备氮化碳-镉卡拉胶凝胶，经煅烧处理后制备C3N4@CdS@碳气凝复合材料，研究光电催化性能变化。
　　碳气凝胶材料一方面对CdS纳米颗粒起到包覆作用抑制CdS纳米颗粒团聚，另一方面有助于光激发后的光生电子和空穴的分离，从而达到提高光催化性能的目的。同时，TiO2和C3N4等的引入在材料中增多了光化学反应位点，促进材料光生电子的转移，提高其光电催化性能。

目录

引言

第一章 绪论

1.1 光催化及光电催化反应

1.2 硫化镉光催化剂

1.3 气凝胶材料

1.4 卡拉胶

1.5 本文的目的与意义

第二章 硫化镉@碳气凝胶复合材料的制备及光电催化性能研究

2.1 引言

2.2 实验原料与仪器

2.3 实验过程

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 二氧化钛@硫化镉@碳气凝胶复合材料的制备及光电催化性能研究

3.1 引言

3.2 实验原料与仪器

3.3 实验过程

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 氮化碳@硫化镉@碳气凝胶复合材料的制备及光电催化性能研究

4.1 引言

4.2 实验原料与仪器

4.3 实验过程

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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