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近年来,多元铜基硫族化合物由于其具有晶体结构复杂、形貌可控、组成元素种类众多的性质,使其具有光学吸收带隙可控,可以进行有效的电子-空穴分离等特点,在光电二极管、光伏器件、光探测器及光催化等领域拥有广泛的应用前景。目前,光催化分解水产氢是制备氢能源的重要方法之一。由于半导体材料的固有性质,在光照条件下产生光生电子-空穴对,其中光生电子具有强还原性可以将水还原从成氢气。本论文采用胶体化学方法合成出三元CuGaS2与四元Cu-Ga-Zn-S半导体纳米晶,探究它们的的形成机理和光学特性,研究了其光催化分解水产氢性能。具体内容如下:首先,采用一步加热法制备了高结晶度的纤锌矿型CuGaS2纳米晶。通过改变表面配体和镓的前驱体,对CuGaS2纳米晶的形貌进行了有效调控,实现从一维纳米棒到二维纳米片的转变。在此基础上,进一步探究了CuGaS2纳米晶在生长过程中形貌、晶体结构及光学吸收的变化过程,揭示了CuGaS2纳米晶的形成机制。在反应过程中,单斜相Cu31S16纳米球先形成,随后Ga3+离子扩散进入Cu31S16晶格中形成Cu31S16-CuGaS2纳米异质结,最后全部转变为纤锌矿型CuGaS2纳米晶。不同维度的CuGaS2纳米晶的光学带隙与能级结构均表现出很强的维度依赖性。通过密度泛函理论计算发现,相比于{100}表面,CuGaS2纳米晶{001}表面具有更高的电子传输与转移能力,电化学阻抗测试结果支持了这一理论计算结果。将一维、准二维和二维CuGaS2纳米晶在模拟太阳光下进行光催化分解水产氢性能研究,结果表明暴露高比例{001}晶面的二维CuGaS2纳米片表现出最佳的光催化活性。这一研究证明了合理控制Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的维度,可以有效提高其光催化性能。其次,采用一步反应法合成出了具有特殊形貌的L形纤锌矿型Cu-Ga-Zn-S纳米晶,并与二元Cu31S16纳米晶与三元CuGaS2纳米晶相比,四元Cu-Ga-Zn-S纳米晶具有更好的光催化分解水产氢性能。通过对已合成的Cu-Ga-Zn-S进行表征,其为元素分布均匀的L形六方纤锌矿纳米棒。不同对比反应的实验结果揭示了其生长过程:首先Cu31S16种子形成,随后Zn2+离子扩散进入种子中形成Cu31S16-ZnS纳米异质结,之后Ga3+离子继续进入形成Cu31S16-(Cu-Ga-Zn-S)纳米晶异质结,最后完全转变为Cu-Ga-Zn-S纳米棒。另外,L形Cu-Ga-Zn-S纳米棒具有促进空间电荷有效分离与转移的性质,这将有利于其进行光催化反应。本研究为多元铜基硫族纳米晶构建了一种新型形貌,为提高光催化分解水产氢性能提供了一种新途径。