水热法制备铜锌锡硫及其性能的研究

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1、分类号学号M201270664学校代码10487密级华中科技大学硕士学位论文水热法制备铜锌锡硫及其性能的研究学位申请人王文俊：学科专业：材料学指导教师：胡木林副教授答辩日期：2015年5月26日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonthepropertiesofCu2ZnSnS4PreparedbyHydrothermalMethodCandidate:WenjunWangMajor:MaterialsScienceS

2、upervisor:AssociateProf.MulinHuHuazhongUniversityofScienceandTechnology,WuhanHubei,430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了

3、解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日华中科技大学硕士学位论文摘要伴随着工业的繁荣发展，各种环境问题以及能源危机现实都摆在人们的面前，这迫切需要探索工业、环境、能源之间的可持续发展模式。作为一种妥善解决环境污染问题的途径

4、，半导体光催化技术能够利用清洁无污染、取之不尽的太阳能，在较为温和的条件下，将废水中的有机污染物彻底分解。这种技术避免了对环境造成次生灾害，同时光催化技术具有绿色、低成本等优点，所以逐渐受到工业发展的重视。由于光伏材料的最佳禁带宽度与化合物Cu2ZnSnS4(CZTS)的固有禁带宽度非常相似，并具有较大的吸收系数，另外其组成元素丰富、无毒，因而在薄膜太阳能电池吸收层领域、光催化反应领域都有着广阔的应用前景。本课题从CZTS化合物的制备合成与性能特点等方面进行探究。主要工作如下：(1)CZTS粉末的制备与表征。采用水热法，选取PVP作为制备过程的表面活性剂，从CN2

5、H4S（硫脲）、CuCl2、ZnCl2、SnCl4四种原料中合成提取CZTS粉末，同时观察反应条件中温度和PVP含量对CZTS产物外观和结构的影响。借助于XRD、SEM、EDS及UV-Vis等途径来对CZTS进行质量及微观结构上的表征。从结果中发现：具有良好结晶性的CZTS粉末，呈现出锌黄锡矿结构时能较好的响应可见光，它的光学带隙是1.49eV。(2)CZTS粉末光催化性能的研究。模拟废水处理过程，采用罗丹明B溶液为目标对象，在可见光照射环境下测试CZTS粉末的光催化特性。数据显示：CZTS在可见光环境中有很好的催化特性，5小时催化反应时间下，罗丹明溶液中RhB的

6、降解率高达70.75%。(3)CZTS薄膜的制备及其光电性能实验研究。采用水热法在FTO玻璃衬底上沉积CZTS薄膜，之后对样品进行物相鉴定、形貌分析及线性I-V曲线的测试。结果表明CZTS薄膜是由均匀且致密的球体状粒子所组成，薄膜的禁带宽度为I华中科技大学硕士学位论文1.51eV，在光照的条件比在黑暗条件下展现出更低的电阻率。关键词：铜锌锡硫；水热法；光催化；太阳能；罗丹明BII华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofindustrial,wewillfaceavarietyofenvironmentalissue

7、sandenergycrises.Thenweurgentneedtoexplorethesustainabledevelopmentmodebetweenindustry,environmentandenergy.Byusingthecleanandrenewablesolarenergy,photocatalytictechnology,asaproperwaytosolvetheproblemofenvironmentalpollution,canoccurundermilderreactionconditions,andcompletelyminerali

8、zethe