基于量子点敏化的光催化剂制备及其光催化性能的研究
现今,由于没有二次污染、处理结果好等优势,光催化技术愈来愈受到世界各地光催化科研工作者的关注.而紫外光含量占太阳光总量的5%左右,半导体TiO2、ZnO等作为广泛使用的紫外光光催化剂,因为存在可见光利用率低等的弊端,严重阻碍了其在可见光催化领域的发展.因此,如何提高TiO2、ZnO等此类半导体光催化剂对太阳光的利用率被越来越多的学者所关注,如采用构建多孔材料、半导体敏化等.本文以TiO2、ZnO为研究目标,通过窄带半导体CdTe量子点的敏化,制备得到复合光催化剂.在可见光下对罗丹明B溶液的降解和对大肠杆菌的灭菌性能来探究其光催化性能,并主要对以下两方面要点进行研究:(1)以聚乙二醇为造孔剂,利用溶胶-凝胶法合成多孔TiO2.超声条件下直接在TiO2表面合成CdTe量子点.N2吸附-脱附结果表明,所制得的多孔TiO2具有IV型等温线的特征,说明具有多孔结构,由孔径分布曲线知孔径为5nm左右.XRD、TEM表征说明CdTe量子点已经复合到多孔TiO2表面.并分别研究了多孔TiO2、CdTe/TiO2复合物的光催化效果.结果表明,多孔TiO2对罗丹明B的光催化降解率接近40%,而窄带半导体CdTe量子点与多孔TiO2复合以后,较明显地提高了光催化性能.(2)以Zn(OAc)2为锌源,在不同量的NaOH作用下,水热条件下直接合成ZnO粉末.将制备得到的ZnO粉末投加到CdTe量子点的前驱液中,水热80℃条件下反应不同的时间得到复合物.XRD表征说明,所制备得到的ZnO与标准卡片上出峰位置完全一致,能观测到量子点的出峰,且在NaOH投加量为4g时,ZnO结晶度最高.在8h水热条件下制备得到的复合物光催化效果最好,可见光下的光催化分析表明,反应速率是单纯ZnO的3.3倍.经TEM表征分析得,所制备得到的ZnO为纳米棒状,直径大致在200nm,且经SEM分析得ZnO为海胆状.复合了窄带半导体CdTe量子点后,ZnO在可见光区的吸收有明显的提高.PL表征分析可得,复合了窄带半导体量子点后的ZnO的紫外发射峰峰强明显低于单纯ZnO,说明电子-空穴的复合率降低.与此同时,复合物在可见光下的灭菌效能也较单纯的ZnO也有很大的提升.
- 作者：
- 余春林
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 环境科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 张秀芳
- 中图分类号：
- O643.36
- 关键词：
- 多孔结构；量子点敏化；光催化；灭菌性能
- porous structure； sensitization of quantum dots； photocatalysis； bactericidial activity