CdS超薄片层包覆TiO2中空结构复合材料的形成和应用

影像科学与光化学 , 2015, 33(5): 374-382. doi: 10.7517/j.issn.1674-0475.2015.05.374

CdS超薄片层包覆TiO2中空结构复合材料的形成和应用

张国强 ^1, , 曲丹 ^2, , 苗湘 ^3, , 张晓燕 ^4, , 孙再成 ^5,

1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049

2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049

3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049

4.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049

5.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春,130033

基金项目: 吉林省科技厅基金项目(20130522127JH,20121801) 国家自然科学基金项目(21301166,21201159,61361166004)

关键词：电纺丝纳米纤维 , CdS超薄片层 , 中空TiO2 , TiO2@CdS , 复合结构形成过程 , 产氢

Formation Process of TiO2 Hollow Nanofibers Covered with CdS Ultrathin Nanosheets

Keywords： electrospinning , CdS nanosheets , TiO2 hollow structure , formation process , photocatalytic H2 production ,

本实验以钛酸四丁酯为钛源,醋酸镉为镉源,利用静电纺丝的方法制备了直径～250 nm的电纺丝纳米纤维.通过高温煅烧和硫化钠溶液进行水热处理,得到CdS超薄片层包覆TiO2中空结构的纳米纤维.推测该复合结构形貌的形成过程为:在Ti/Cd(摩尔比)为1∶1和2∶1时,由于CdO的含量较高,反应过程中CdO溶解,并与反应溶液中的S2形成CdS超薄片层生长在纤维的外表面,剩余的TiO2纳米粒子聚集形成中空的纳米管状结构;而Ti/Cd(摩尔比)为4∶1和8∶1时,由于溶解的CdO较少不足以形成TiO2纳米管,同时,生成的CdS也不足以完全包覆TiO2纳米纤维形成非管状结构.当Ti/Cd为1∶1时,TiO2@CdS复合材料具有最好的产氢活性.在300W氙灯光照条件下和加UVCUT-420 nm滤光片下,50mg催化剂产氢速率分别为19.7 μmol/h和3.4μmol/h,这主要是由于所得到的复合结构中TiO2为非晶材料.进一步在惰性气氛下煅烧,也很难将TiO2晶化.

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