硒化铅纳米材料制备及光催化性能研究

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1、硕士学位论文硒化铅纳米材料制备及光催化性能研究PREPARATIONANDPHOTOCATALYTICPERFORMANCEOFLEADSELENIDENANOMATERIALS范怀云哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM23学校代码：10213国际图书分类号：31密级：公开工学硕士学位论文硒化铅纳米材料制备及光催化性能研究硕士研究生：范怀云导师：张勇教授申请学位：工学硕士学科：材料科学与工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM23U

2、.D.C:31DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringPREPARATIONANDPHOTOCATALYTICPERFORMANCEOFLEADSELENIDENANOMATERIALSCandidate：FanHuaiyunSupervisor：Prof.ZhangYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringAffiliation：School

3、ofMaterialsScienceandEn-gineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着全世界范围内工业的快速发展，大量的有机染料被排放到水中污染了水环境。由于有机染料良好的稳定性和对动植物很高的危害性，解决有机染料对水体污染的问题成引起了全世界广泛关注和研究。半导体纳米材料作为一种光催化剂能够有效的解决有机染料带来的水体污染问题，从而被大量的研究的

4、和报道。相比于ZnO和TiO2等传统宽带隙的半导体光催化剂，很多窄带隙的半导体材料具有大的光吸收范围和对有机染料强的吸附度等优点在光催化领域引起了广泛的关注。其中，PbSe纳米管作为一种典型的IV-VI族窄带隙半导体材料，在光催化领域有潜在的应用。本文通过牺牲模板法在抗坏血酸的辅助下制备了PbSe纳米管,以制备的PbSe纳米管为模板通过水热法合成了PbSe/TiO2复合纳米管，此外还对制备的PbSe纳米管进行Ag修饰并研究了它们对于不同有机染料分子的光催化性能。具体研究内容如下：首先，本文通过室温下在水溶液中合成了Se纳米

5、线，然后以Se纳米线作为模板和Se离子源在抗坏血酸的辅助下制备了PbSe纳米管。利用SEM、TEM和XRD对样品的形貌和晶体结构进行了分析。对PbSe纳米管的生长机理进行研究，结果表明Pb2+浓度和抗坏血酸对PbSe纳米管的形成起关键性的作用。通过光催化研究发现，PbSe纳米管在H2O2的存在下对亚甲基蓝有很好的光催化活性。其次，本文以制备的PbSe纳米管为模板通过水浴反应的方法制备了PbSe/TiO2复合纳米管。通过SEM和TEM的表征发现复合纳米管的平均直径和长度分别为292nm和1.5~3.7μm。通过光催化性能研究

6、发现，和纯PbSe纳米管相比PbSe/TiO2复合纳米管对甲基橙有更好的光催化活性。催化机理的研究发现，PbSe/TiO2复合纳米管结构所表现出较高的光催化效率归因于异质结结构能够有效的促进载流子的分离效率，从而实现光催化效率的提高。最后，通过简便且低成本的紫外光（365nm）诱导还原法成功合成了Ag修饰的PbSe纳米管。通过SEM对所制备的Ag修饰的PbSe纳米管进行表征。结果表明，直径为20~60nm的金属银纳米粒子很好的分散在PbSe纳米管表面。光催化实验表明，Ag修饰的PbSe纳米管对孔雀石绿在H2O2的存在下有优

7、异的光催化活性。循环实验研究发现，Ag修饰的PbSe纳米管具有很好的循环稳定性。此外，对Ag修饰的PbSe纳米管的光催化机理进行了系统的分析。关键词：PbSe纳米管；PbSe/TiO2复合纳米管；Ag修饰；绿色合成；光催化；稳定性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofindustriesallovertheworld,alargeamountofor-ganicdyesaredischargedintowatertopollutethewaterenviron

8、ment.Duetothegoodstabilityandthehighharmtoanimalsandplantsoforganicdyes,solvingtheproblemoforganicdyesonwaterpollutionhasattractedworldwideattentionandr