半導體納米材料的可控合成及其光電應用.pdf

1、現如今，環境污染和能源危機是人類共同面臨的世界性難題，而半導體光催化劑的深入研究為上述難題的解決提供了新的思路。金屬氧化物是一類物理化學性能優良的半導體材料，豐富的形貌、獨特的結構和可變的價態以及可調節的氧空穴濃度，這些為構造性能獨特的新材料提供了廣闊的空間，在光學、光電子學、傳感器、光催化、染料敏化太陽能電池等領域有重要的應用。所以，本論文旨在探討通過半導體納米材料的可控合成相應提高材料的光催化性能。
　　1.通過簡單的離子交換

2、方法，我課題組制備出了一種新型的Bi2S3/BiOCl納米異質結構，在擁有高活性的{001}面的BiOCl納米片的基礎上引入硫元素。Bi2S3/BiOCl納米異質結構材料有著適宜的能量和結構拓撲關系，有利于材料界面之間的電荷轉移。此外，我們還將催化劑材料擴展至BiOBr，成功制備出新型的Bi2S3/BiOBr納米異質結構材料，同純相材料相比復合后材料在可見光下對RhB溶液的降解速率明顯提高，材料的催化活性顯著增強。所以，這種通過簡單的離

3、子交換的方法改變催化劑催化活性的成功嘗試無疑為其他半導體材料的制備和改性提供了新的解決方案。
　　2.我們用微波輻射的方法，將硝酸鉍溶解在一定濃度的甘露醇溶液中，通過調節復合物材料中不同鹵元素間比例，短時間內制備出四方形狀，分散均勻，厚度僅有6 nm的BiOClxBr1-x納米薄片。借助TEM、AFM、EDS、和XRD等測試手段表征了樣品的形貌、厚度、組成成分和晶體結構。我們不僅創新性的采用微波輻射的合成方法，提高了效率，節約了時

4、間，并且也實驗探討了鹵元素間競爭對樣品材料響應不同的光波長的影響。在可見光間接染料光敏化途徑和紫外光直接半導體激發途徑以及元素競爭途徑的協同作用下，BiOClxBr1-x催化劑樣品在低加入量條件下即展現了優越的光催化性能?？傊?，我們的研究對未來納米材料的高效制備，二維納米光催化工程材料的發展以及全球環境保護等都有積極地推動作用。
　　3.通過調節溶液的pH值，三氯化鈦溶液的濃度以及金源的加入量，最終，我們采用TiCl3與HAuCl