CdS量子点修饰TiO_(2)纳米管及光解水产氢性能研究

摘要

二氧化钛(TiO_(2))是一种传统的光催化剂材料,但由于其自身带隙宽(3.2 eV)及光生载流子易复合,往往需要通过贵金属或过渡金属掺杂、阴离子掺杂、构建异质结等手段增强其对太阳光的有效吸收,促使光生载流子分离并抑制其复合。采用两步法构建TiO_(2)/CdS异质结,首先通过多重电压阳极氧化法制备结构化的TiO_(2)纳米管阵列,再以TiO_(2)纳米管为基底,通过化学浴沉积法在TiO_(2)纳米管管壁内外均匀生长CdS量子点。通过X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外‐可见光谱(UV‐VIS)对TiO_(2)/CdS异质结组成、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,构建的TiO_(2)‐CdS异质结有效抑制光生载流子复合,促进激发电子的转移,提高光催化产氢效率;样品TiO2(1.0)‐CdS(1.0)产氢效率达到1.30 mmol/(g⋅h),是CdS量子点的1.67倍。最后,基于实验分析提出了可见光光解水制氢过程中光生电子在TiO_(2)-CdS上的转移机制。