TiO2纳米薄膜厚度对CdS纳米柱阵列光电化学性能和稳定性的影响*
2018-11-07吴梁鹏王潇漾李新军
吴梁鹏,王潇漾,李 娟,杨 旭,李新军†
(1. 中国科学院广州能源研究所,广州 510640;2. 中国科学院可再生能源重点实验室,广州 510640;3. 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室,广州 510640)
0 引 言
自1972年FUJISHIMA和HONDA发现TiO2可分解水制氢以来[1],半导体光催化反应引起了各国研究者的关注。在半导体光催化材料中,TiO2由于低成本、无毒和高光稳定性,被广泛应用于水处理、空气净化等方面[2]。但其宽带隙和低量子产率限制了其在太阳能利用方面的应用[3]。因此,许多科研工作者致力于开发新型高效稳定的可见光催化剂[4]。
硫化镉(CdS)作为一种窄带隙(Eg= 2.4 eV)的半导体,光吸收范围与太阳能可见光谱相匹配,具有优良的光催化活性[5],已应用于光催化降解污染物[6]、光解水制氢[7]、太阳能电池[8-9]、化学传感器[10]及选择性光化学合成有机化合物[11]等领域。然而,CdS自身在水相介质等应用中容易被氧化而发生光腐蚀[12]。为了提高CdS在光催化过程中的稳定性,科研工作者采用了金属元素或非金属元素掺杂[13-14]、负载贵金属[15]、复合其他半导体[16-17]、与其他硫化物形成固溶体[18]及反应过程中添加牺牲剂[19-20]等方法来提高其稳定性。通过与其他半导体复合使得CdS的电子和空穴快速分离,表现出了优越的光催化活性和稳定性。TiO2被认为是与CdS耦合半导体材料最适合的候选者之一。通过对CdS进行表面包覆或者将其限域于纳米空间内均可以提高其光催化活性和稳定性[21-22]。ARABZADEH等[23]采用两步水热法制备了核壳结构的CdS纳米线@TiO2纳米粒子复合催化剂,其对甲基橙,亚甲基蓝和罗丹明B具有增强的光催化降解活性。……
