薄膜光解水性质研究.docx

CdS 薄膜光解水性质研究摘要:本实验采用电化学沉积法在ITO 导电玻璃上沉积 CdS 薄膜。用 CdCl 2· 2O,S,KCl 与一缩二乙二醇一定比例混合油浴溶解液作为沉积液,溶解后在适当温度下将 CdS 用电沉积的方法沉积在 ITO 导电玻璃上,待CdS 薄膜干燥后放入管式炉中在氮气保护下退火处理。其后对 CdS 薄膜进行一系列的结构( XRD , TEM 和SEM 等)和光电性能测定( UV-vis )。第一章绪论 研究背景和意义能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界,能源的发展,能源和环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。目前,构成能源主体的石油、天然气和煤,均属不可再生资源,地球上存量有限,我国更是石油缺油国,天然气和煤炭人均占有量皆低于世界平均水平,能源问题已成为制约我国经济发展的重要因素。进入二十一世纪以来,开发利用清洁无污染的太阳能成为人们解决能源危机和环境污染问题的一条重要途径,将太阳能转化为电能的太阳能电池成为科学家们研究的热点。其中,氢能可能成为 21世纪最理想的能源:在燃烧相同重量的氢气、煤和汽油的情况下,氢气产生的能量最多,燃烧产物是水,没有灰渣和废气,不会污染环境;氢存于水中,地球巨量的水可源源不断地产生氢气,永不枯竭。目前,人们正在从多方面研究如何利用量大价廉的水生产出氢。 1967 年,藤岛昭发现光触媒。为人类开发利用氢能开辟了一条崭新的途径—半导体光催化制氢技术。开发优良的半导体光催化剂是半导体光催化制氢技术的核心。目前,己有许多半导体光催化剂用于分解水制氢,如带隙较窄的 CdS 、InP 和带隙较宽的 TiO 2、ZnO 等。在实际应用中,宽带隙半导体催化剂只能被波长小于 420nm( 仅占太阳能的 4~6%) 的紫外光辐射激发,太阳能的利用率很低;窄带隙半导体催化剂虽然能吸收可见光,但存在光腐蚀问题;另外,半导体催化剂的光生载流子也容易再复合,导致光催化剂的活性较低。围绕这些问题, 一方面人们着手对现有半导体催化剂进行改性,如:贵金属沉积、掺杂、半导体复合和染料敏化等,以及对光催化反应体系的优化,如:使用电子给体抑制光腐蚀等;另一方面转向设计开发符合实际需要的新型催化剂。 硫化镉纳米晶体的性质硫化镉(cadmium sulfide) 分子式 CdS ,分子量 ,微毒,无放射性,微溶于水和乙醇,溶于酸,极易溶于氨,对温度很敏感,而且怕潮。自然界中有硫镉矿,六角晶体,密度 。 CdS 有晶体和无定形物。晶体有两种:α—型,六方纤锌矿结构,柠檬黄色粉末,密度 ~; β—型,立方闪锌矿结构,橘红色粉末,密度 ~ 。α—型 CdS 晶体属于六方晶系,点群为 C 4v 1一 P6mc ,晶胞中含有两个化学式分子 z=2 。β—型 CdS 晶体结构为立方晶系面心点阵,点群为 Td-43m ,空间群为 T d 2 -F43m ,晶胞中化学式分子数目 z=4 。硫化镉是典型的Ⅱ一Ⅵ族过渡金属化合物,其禁带范围宽,具有直接跃迁能级结构,离子键成分大[1] 。量子尺寸效应使 CdS 的能级改变、能隙变宽,吸收和发射光谱向短波方向移动,表面效应引起 Cd