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金属硫化物的水热合成及光催化性能研究

作　者: 邱玉章
导　师: 贾佩云
学　校: 东北林业大学
专　业: 应用化学
关键词: 金属硫化物水热法光催化硫化亚铜五硫化九铜硫化锰硫化铅
分类号: O611.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

作为一类重要的窄带隙半导体材料,金属硫化物因其独特的物理、化学性质在光学、催化、传感、电磁学和太阳能高能蓄电池等领域有着广泛的应用前景。因此控制金属硫化物晶体的尺寸和形貌、调控金属硫化物的物理化学性质具有重要的理论和现实意义。本论文采用简单的水热法在无任何添加剂的辅助下制备出多种不同形貌的金属硫化物纳米材料,如三义状Cu2S纳米片、Cu9S5纳米线,八面体状MnS、棒状PbS,并研究了反应物浓度比、温度以及反应物的种类等因素对生成产物的形貌及以相关性质的影响。以氯化铜和硫脲为主要原料,在不掺加任何表面活性剂的条件下,在160℃反应12h,水热法制备了Cu2S纳米晶体。并利用各种表征手段：X-射线粉末衍射法(XRD)、场致扫描电子显微镜(SEM)、X-射线电子能谱法(XPS)等手段对所制备的产物进行了表征。实验结果表明：产物为Cu2S单晶纳米片所组成的三叉结构纳米晶体。并通过在高压汞灯直照条件下在进行光催化降解,光催化降解能力能达到97%以上。通过改变硫源,以及原料之间的比例等其他条件,发现当硫源为单质硫时,得到大量的Cu9S5纳米线。其光催化降解能力为95%以上。同样的实验条件,在不掺加任何添加辅助剂的环境下,分别利用金属氯化物(氯化锰、氯化铅等)与硫脲为原料,通过简单的水热环境制得了八面体的立方晶系MnS和狼牙棒状结构的立方晶系PbS。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-21
  1.1 金属硫化物  9-14
    1.1.1 金属硫化物介绍  9
    1.1.2 金属硫化物的光电性质  9-11
      1.1.2.1 光学性质  9-10
      1.1.2.2 光电转换特性  10-11
      1.1.2.3 电学特性  11
    1.1.3 金属硫化物的发展及应用  11-13
      1.1.3.1 金属硫化物的发展  11-12
      1.1.3.2 金属硫化物的应用  12-13
    1.1.4 金属硫化物的合成方法  13-14
  1.2 水热法  14-18
    1.2.1 水热反应的影响条件  15-16
    1.2.2 水热法的优势  16-17
    1.2.3 水热法的不足  17-18
  1.3 实验表征方法与原理  18-20
    1.3.1 X-射线衍射技术(XRD)  18-19
    1.3.2 场致扫描电子显微镜(SEM)  19
    1.3.3 X-射线光电子能谱法(XPS)  19-20
  1.4 开题设计  20-21
2 硫化亚铜的制备与光催化性能研究  21-28
  2.1 引言  21
  2.2 实验部分  21-23
    2.2.1 试剂  21
    2.2.2 样品的制备  21-22
    2.2.3 样品的表征  22
    2.2.4 光催化实验  22-23
  2.3 结果与讨论  23-27
    2.3.1 XRD分析  23
    2.3.2 XPS分析  23-24
    2.3.3 SEM分析  24-26
    2.3.4 光催化实验探究  26-27
  2.4 结论  27-28
3 五硫化九铜的制备及光催化性能研究  28-34
  3.1 引言  28
  3.2 实验部分  28-29
    3.2.1 试剂  28
    3.2.2 样品的表征  28-29
    3.2.3 样品制备  29
    3.2.4 光催化实验  29
  3.3 结果与讨论  29-33
    3.3.1 XRD分析  29-30
    3.3.2 XPS分析  30-31
    3.3.3 SEM分析  31-33
    3.3.4 光催化探究  33
  3.4 实验总结  33-34
4 硫化锰和硫化铅的制备与表征分析  34-45
  4.1 硫化锰(MnS)的制备与表征分析  34-39
    4.1.1 引言  34
    4.1.2 实验部分  34-35
      4.1.2.1 试剂  34
      4.1.2.2 样品的表征  34-35
      4.1.2.3 样品的制备  35
    4.1.3 结果与讨论  35-38
      4.1.3.1 XRD分析  35-36
      4.1.3.2 XPS分析  36-37
      4.1.3.3 SEM分析  37-38
    4.1.4 实验总结  38-39
  4.2 硫化铅的制备与表征分析  39-45
    4.2.1 引言  39
    4.2.2 实验部分  39-40
      4.2.2.1 试剂  39-40
      4.2.2.2 表征方法  40
      4.2.2.3 样品的制备  40
    4.2.3 结果与讨论  40-43
      4.2.3.1 XRD分析  40
      4.2.3.2 XPS分析  40-42
      4.2.3.3 SEM分析  42-43
    4.2.4 实验总结  43-45
结论  45-46
参考文献  46-52
攻读学位期间发表的学术论文  52-53
致谢  53-54

金属硫化物的水热合成及光催化性能研究

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