晶面诱导制备钒酸铋_硫化镉复合材料及其光催化性能研究

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1、学校代码10459学号或申请号201512192373密级硕士学位论文晶面诱导制备钒酸铋/硫化镉复合材料及其光催化性能研究作者姓名：陈曦导师姓名：张丽教授学科门类：工科专业名称：材料学培养院系：材料科学与工程学院完成时间：2018年10月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudiesonPreparationCharacterationandPhotocatalyticPropertiesofCrystalInducedBiVO4/CdSCompositeByXiChenSupervisor:

2、Prof.LiZhangMaterialogySchoolofMaterialsScienceandEngineeringOctober,2018摘要摘要当前环境下，人类社会生产和生活对能源的需求越来越多，人们进行社会活动对环境造成的破坏越来越严重，传统的获取能源的方式已经不能满足人们的需求，且传统化石能源的过度开发利用产生大量的污染物，造成严重的环境问题，已经威胁到人类赖以生存的环境，影响人们的身体健康。半导体催化材料以太阳光作为能量输入，可以实现光解水获取氢气，还原二氧化碳以及降解污染物等，不仅可以产生能量供应生产和生活使用，还可以治理污染减轻生态环境所面临的压力。半导

3、体材料光催化技术巨大的应用前景吸引着众多学者的关注。钒酸铋和硫化镉这两种半导体材料在可见光下有着良好的光电转化能力，在光催化方面有着广泛的应用。本文通过水热法制备晶面分离的十面体状单斜相钒酸铋，并通过可见光照射钒酸铋晶面诱导效应将硫化镉纳米颗粒沉积在钒酸铋的{010}面上，并调整实验条件和BiVO4与CdS前驱物比例来制备性能优异的复合光催化剂材料，基于表征测试分析复合材料的结构、光电性能以及光催化性能。本论文主要内容如下：①采用水热法制备出晶面分离的十面体状单斜相钒酸铋，并在可见光照射下BiVO2+2-4的光电子聚集面{010}面静电吸附Cd，而后与S反应原位生成CdS纳

4、米颗粒，再经过高温热处理最终得到BiVO4与CdS复合催化剂。通过改变了制备BiVO4过程中反应溶液的pH值，从而改变BiVO4的形貌，调整{110}/{010}晶面比例，进一步探究{110}/{010}晶面比例对BiVO4/CdS复合材料光催化性能的影响。{110}/{010}晶面的比例直接影响到BiVO4上能沉积的CdS的量，最终影响了BiVO4/CdS复合材料的制氢性能。通过对比分析发现当反应溶液的pH=0.4时，{110}较大而{010}晶面较小，所能沉积CdS的量相对较少，因此复合材料的光催化性能明显下降；而当反应溶液的pH=0.8时，BiVO4裸露晶面不完整，C

5、dS不能被诱导沉积，因此对复合材料的光催化性能同样有着明显抑制作用；当反应溶液的pH=0.6时，{110}和{010}晶面比例比较合适，使得CdS在{010}晶面上沉积量适当，因而，所制备的BiVO4/CdS复合材料的光电转化效率以及光催化制氢性能较前两者更好。②在以上研究的基础上，通过XRD、XPS、SEM、UV-VisDRS、PL等常用分析方法着重研究pH=0.6条件下所制备BiVO4与CdS复合材料的形貌结构，光I摘要电性能，光催化制氢性能，以及其光催化机理。根据对材料进行的光电表征，所制备BiVO4/CdS复合材料为Z-scheme类型的异质结结构。在本论文中还考察

6、制备材料过程中CdS投入量对BiVO4/CdS复合材料光催化制氢性能的影响，结果表明当BiVO4的量为500mg（1.54mmol），CdS投入量为1.75mmol时，复合材料的制氢效果最优，其制氢速率可达到CdS样品的7.8倍，无光照晶面诱导效应时制备的无光照参照样品的5.5倍。关键字：钒酸铋硫化镉异质结晶面诱导光催化制氢IIAbstractAbstractInthecurrentenvironment,theproductionandlivingofhumansocietydemandmoreandmoreenergy,people'ssocialactivitieso

7、ntheenvironmentcausedmoreandmoreseriousdamage,thetraditionalwayofaccesstoenergycannolongermeetpeople'sneeds,andtheexcessivedevelopmentandutilizationoftraditionalfossilenergyproducesalargenumberofpollutants,causingseriousenvironmentaldamage.Environmentalproblem