铜锌锡硫纳米粒子的合成及可见光降解有机物和水解制氢性能研究

摘要

本研究论文立足于：能源危机、环境污染、太阳光能三大主要基本点，就铜锌锡硫的制备和应用研究开展了相关研究；铜锌锡硫已经在太阳光薄膜电池领域有突出的贡献。但目前该材料的各类制备方法仍然有研发成本高、操作复杂、反应条件较难控制等问题，因此本论文致力于开发出一种低成本、高效、可控性好的制备铜锌锡硫材料的方法，并研究其在光催化降解有机污染物和可见光水解制氢领域的相关基础理论和应用以及提升光催化剂的活性的方法。具有此类优势的可见光催化剂对于未来缓解和解决能源危机以及环境污染问题有着重要的研究意义。
　　本文探讨了利用微波法制备铜锌锡硫光催化剂的方法，在反应药品的选择、反应条件的控制、产物的提纯与表征以及测试系统的搭建各方面做了大量实验研究，并利用XRD、SEM、TEM、Raman、SAED等测试手段表征其结构、形貌以及物理性质等，分析了光催化剂的晶体类型、晶粒大小以及元素化合价和纯度情况等。终于成功的探索出一套更加便捷、高效的实验方法，制备出了重复性极高球状纳米级铜锌锡硫光催化剂，由此得到了铜锌锡硫光催化剂制备过程的最优工艺条件。
　　通过对铜锌锡硫光催化剂降解目标有机污染物亚甲基蓝和可见光解水制氢的相关研究，表明我们所制备的铜锌锡硫纳米粒子作为可见光光催化剂具有良好的催化活性，在牺牲剂的作用下，其降解效率和水解制氢速率更高。在降解亚甲基蓝溶液的研究中，在没有添加任何牺牲剂的情况下亚甲基蓝水溶液的Abs被降解35.6％，通过添加牺牲剂H2O2降解效率大幅提高，其亚甲基蓝Abs被降解量提高到97.3%，光催化反应一阶反速率从开始的K=0.027/min提升到K=0.039/min。在铜锌锡硫光催化剂水解制氢的研究中，在牺牲剂Na2S、Na2SO3的帮助下该型光催化剂的制氢速率为7μmol/h/g，表现出的良好的催化活性，同时本文还研究了铜锌锡硫复合石墨烯的相关性能。

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第一章 绪 论

1.1环境污染

1.2能源危机

1.3四元半导体复合物铜锌锡硫

1.4 选题意义和本论文工作

第二章 铜锌锡硫纳米级催化剂的制备与表征

2.1 铜锌锡硫纳米颗粒的微波合成法

2.2 本章小结

第三章 铜锌锡硫可见光催化剂降解有机物及水解制氢性能研究

3.1 铜锌锡硫可见光催化剂降解有机物的性能研究

3.2纳米级铜锌锡硫水解制氢催化剂的性能研究

3.3本章小结

第四章 铜锌锡硫复合石墨烯光催化剂制备与降解性能研究

4.1 铜锌锡硫复合石墨烯的微波合成法

4.2铜锌锡硫复合石墨烯光催化剂降解有机物性能研究

4.3 小结

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文