不同晶型纳米CdS的合成及其光催化活性开题报告

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1、开题报告不同晶型纳米CdS的合成及其光催化活性一、选题的背景、意义纳米材料是由粒径介于1～100nm之间粒子组成的纳米结构材料，包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米薄膜以及纳米块体等多种形态。纳米材料由于粒径减小引起的量子尺寸效应和小尺寸效应，使其具有明显不同于块体材料的物理、化学性能[1]。CdS是一种被广泛研究的重要的光电和光催化材料[2]，但普通CdS易发生光腐蚀，因此其光催化性能一直不理想。而纳米CdS由于粒径变小，使其能隙变宽，在激发光照条件下生成的光生电子和空穴的氧化、还原能力增强；同时比表面积增大，有利于对反应物的吸附；光生电子从体相向表面的迁移速。CdS有立方闪

2、锌矿和六方纤锌矿相两种晶型。其中立方CdS是亚稳相，在加热情况下转化为六方CdS相，不易得到，因此目前关于稳定的六方CdS相的合成与研究报道较多。如Lin[3]等人以硫脲和醋酸镉为原料，用溶剂热方法得到的六方相CdS纳米粒子对亚甲基蓝有较好的光催化降解活性。Deng[4]等人以醋酸镉为镉源，H2S为硫源，发现制得的CdS催化剂具有很高的光解水制氢活性。Bao[5]等人以硫脲和醋酸镉为原料，发现六方相的CdS具有最优的光解水制氢活性。通常以水热法或焙烧法合成的CdS均为六方相，而关于亚稳立方CdS相的合成报道很少。相组成是影响光催化剂活性的重要因素之一，因此研究如何通过控制反应

3、条件来得到具有不同相组成的CdS及其对应的光催化活性变化具有重要的理论意义和实际应用价值。本文以硫脲和醋酸镉为原料，通过简单的硫脲-镉配合物热分解法制备了具有不同相组成的CdS纳米晶，并研究了不同晶相的CdS对罗丹明B的可见光催化降解活性。二、相关研究的最新成果及动态纳米级材料由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子尺寸效应，使其在电、磁、光、催化和化学等方面存在巨大的应用潜能，已引起人们的广泛关注[6,7]。硫化镉是Ⅱ一Ⅵ族化合物，具有2.42eV的能带隙，是一种重要的纳米半导体材料，在光吸收、光电转换、非线性光学、光催化和传感器等方面有着广泛的应用，成为纳米材料合成领域

4、的研究热点之一。为此人们发展了多种合成纳米硫化镉的方法。2.1固相法室温固相反应法是指将固体反应物研磨后直接混合，在机械作用下发生化学反应，进而制得纳米颗粒，是一种近年来新兴起的合成方法。有操作简单、无需溶剂、反应条件容易把握、产率高、制得的颗粒稳定性好等优点。唐文华等以CdC12·2.5H2O和CH3CSNH2为原料，用低温固相反应制备出了立方晶系结构的纳米硫化福，粒径约为15~25nm。用室温固相反应制备的纳米硫化镉，微粒粒径约为15~30nm。曹洁明等[8]以NaS·9H2O和Cd(CH3COO)2·2H2O为原料，用聚乙二醇400做表面活性剂，在聚四氟乙烯容器中微波加

5、热，通过改变加热方式制备出了粒径较均匀平均粒径为8~12nm的硫化镉粉体。2.2液相法2.2.1沉淀法（1）均相沉淀法均相沉淀法是指沉淀离子之间在溶液中直接发生反应，沉淀剂缓慢而均匀地在溶液中产生，从而使沉淀在溶液中均匀缓慢地出现的沉淀方法.均相沉淀法不外加沉淀剂，而是使沉淀剂在溶液中缓慢地生成，消除了沉淀剂的局部不均匀性.因此利用均相沉淀法可制备出颗粒均匀、结晶较好、纯净易过滤的纳米粉体。苏凌浩等[8]以采用脉酶诱发均相沉淀法，以硝酸镉和硫代乙酰胺为原料，利用服酶催化尿素分解制备CdS纳米微粒。此方法说明利用酶的高效催化作用，诱发均匀沉淀来合成纳米颗粒有一定的实用性。庄云龙

6、等[9]合成出了粒径为60~70nm的硫化镐颗粒，并且研制了纳米硫化镐PVC膜电极，具有良好的性能。（2）化学水浴沉淀法陶新永等[10]以应用化学水浴沉淀法，合成了具有特殊形貌的由纳米颗粒呈辐射状排列而成的CdS微米球，是结晶良好的六角结构。产物还具有较好的光致发光性能。2.2.2水热合成法水热合成法是以水作为反应介质，在具有高温、高压反应环境的密闭高压釜内进行的非均相反应.具有合成温度低、条件温和、体系稳定、组分不易挥发、无杂质混入等优点.水热法可以制备出细小的CdS微晶，在水热晶化过程中能有效地防止纳米硫化物氧化。聂秋林等[11]国采用水热合成法，通过加人不同的络合剂，分

7、别制得了硫化福纳米棒和硫化锅纳米颗粒。当以乙二胺、甲胺为模板时，CdS晶体形貌分别是(20~30)nm×(200~600)nm和(40~50)nm×(200~600)nm的纳米棒；而以毗咙、氨为模板剂时，CdS晶体形貌分别是平均尺寸约30nm和20nm的纳米颗粒。许荣辉等[12]以醋酸镉和3-巯基丙酸为原料，制备出了尺寸小于10nm，具有强光致荧光的闪锌矿型立方CdS半导体纳米晶。2.2.3溶剂热合成法溶剂热合成法是对水热法的发展，是近年来发展起来的新型纳米材料制备方法。它是用有机溶剂代替水作介质，扩大