CdS纳米粒子的水热微乳法制备

0引言CdS是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体,其独特的光电化学性能引起人们的广泛关注,而其性能与晶粒尺寸、晶体结构等密切相关,因而CdS的纳米结构的研究备受关注[1￣3]。目前,制备CdS纳米粒子的主要方法有溶剂热法[4],化学浴沉积法[5],微乳液法[6]等。微乳液是合成球形纳米粒子的良好介质,具有实验装置简单,操作方便,应用领域广并且有可控制微粒的粒度等优点[7]。但其在室温条件下合成的CdS粒子的结晶性较差,严重影响其光电性能。Gan和Liu等[8]曾在NP5-NP9/PE/SOL微乳液中,在室温及水热条件下合成ZnS:Mn发光纳米材料,来提高在微乳液中制…     

水溶性的CdSe/CdS/ZnS量子点的合成及表征

用L-半胱氨酸盐(Cys)作为稳定剂,合成了水溶性的双壳结构的CdSe/CdS/ZnS半导体量子点。吸收光谱和荧光光谱结果表明,双壳结构的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒比单一的CdSe核纳米粒子和单核壳结构的CdSe/CdS纳米粒子具有更优异的发光特性。用透射电子显微镜(TEM)、ED、XRD、XPS和FTIR等方法对CdSe核和双壳层的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒的结构、分散性及形貌分别进行了表征。     

微波水热法制备CdS单分散纳米球及其形貌控制

采用微波水热法,以醋酸镉(Cd(CH3COO)2.2H2O)为镉源,硫脲(CS(NH2)2)为硫源,制备出了具有单分散球形形貌的CdS纳米晶。应用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能量色散谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等测试手段对样品的物相、形貌、元素组分及吸光性能进行了表征,并以罗丹明B溶液的降解脱色反应来考察了其的光催化活性。结果表明:随着S/Cd物质的量比(nS/nCd)逐渐增大,产物会出现由刺球链状向分散球形过渡的规律性变化。在一定的nS/nCd比的条件下可以合成出大小均匀、分散性较好的六方相CdS纳米球。样品对可见光有较强吸收,存在着一定的红移现象。在可见光照射下,硫化镉单分散纳米球具有更高的光催化活性。     

g-C_3N_4/CdS纳米棒复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用简单的水热法制得CdS纳米棒,采用溶剂热法制得g-C_3N_4/CdS纳米棒复合光催化剂(1),其结构和性能经SEM,XRD和UV-Vis(DRS)表征。探究了1在可见光作用下光催化降解模拟有机污染物甲基橙的性能。结果表明:在可见光作用下,与纯CdS纳米棒光催化剂比较,1的催化活性明显提高,稳定性显著增强。     

Cadmium sulfide nanocrystals via two-step hydrothermal process in microemulsions: synthesis and characterization

CdS nanocrystals with an average diameter of 16 nm were synthesized in the CTAB/n-C(5)H(11)OH/n-C(6)H(14)/water quaternary microemulsions by a two-step hydrothermal process at 90 and 130 degrees C. The reaction of carbamide and carbon disulfide was employed as the sulfur source for the preparation of CdS nanocrystals. The resulting crystals were characterized with powder X-ray diffraction, transmission electron microscopy, UV-vis absorption spectroscopy, and photoluminescence spectroscopy. A unique core/shell structure of CdS nanocrystals was suggested for the explanation of the interesting phenomenon.     

Solid state morphology and band gap studies of ETS-10 supported CdS nanoparticles

Engelhard titanosilicate (ETS-10) supported cadmium sulphide (CdS) nanoparticles were synthesized and characterized by various solid state techniques including: XRD, DR UV-Vis, TEM and FESEM. The effect of different synthesis routes of CdS nanoparticles on its physicochemical character was studied. It was observed that CdS nanoparticles prepared by both in situ sulphur reduction (CdS-IS) and reverse micelle (CdS-RM) methods showed similar roperties. However, CdS-IS nanoparticles are more feasible and economically practical. The reflectance measurements of the as-synthesized CdS nanoparticles are apparently blue-shifted compared to bulk CdS. This phenomenon of blue-shifted absorption edge has been ascribed to an increase in bandgap energy with a decrease in particle sizes. The bandgap of the as-synthesized CdS samples was calculated from the linear correlation of [F(R) hν]² and hν. The bandgap of CdS in ETS-10 was noticeably slightly reduced when compared with the as-synthesized CdS (8 nm) due to the formation of cluster arrays on the pores of ETS-10.     

溶剂热微乳法合成CdS微米球

CdS microspheres were prepared by a hydrothermal microemulsion method in cyclohexane/Triton X-100/pentanol/water at 180℃. The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction analysis, transmission electron microscopy, electron diffraction, energy diffraction X-ray analysis and photoluminescence spectra. It was found that CdS microspheres with diameter of 1.5-2.5μm were aggregated by nanocrystals. The formation mechanism was proposed.     

CdS/TiO2纳米管复合结构的制备与光电性能研究

利用阳极氧化法在钛金属基体表面制备一层TiO₂纳米管阵列薄膜, 然后通过水热反应在TiO₂纳米管上负载CdS纳米粒子, 形成CdS/TiO₂纳米管的复合结构。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了CdS/TiO₂纳米管的光电性能和光催化活性, 结果表明, 相比于TiO₂纳米管, CdS/TiO₂纳米管复合结构在紫外光和可见光下都具有更好的光催化活性及光电性能。     

一步温和水热法制备具有改善光催化活性和稳定性的碳包覆CdS纳米粒子

首次报道在130oC低温条件下,以乙酸镉和葡萄糖分别作为镉源和碳源,硫脲同时充当硫源和葡萄糖水热碳化的催化剂,通过一步水热碳化法制备了碳包覆的CdS (CdS@C)纳米材料。与相同条件下制备的纯CdS相比,合成的CdS@C粒子具有更小的粒子尺寸、良好的分散性以及更均匀的粒子分布。而且,葡萄糖在水热碳化过程中能够促使CdS优先形成立方晶相。此外,粒子表面的碳物种能拓宽CdS的可见光吸收范围,稍微降低它的带隙能,减缓CdS的光生电子-空穴对的复合和光腐蚀。因此,它能改善CdS在可见光辐射下催化氧化降解甲基橙的活性和稳定性。     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明:通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

CdS形貌可控制备及其可见光分解水产氢性能

以还原型谷胱甘肽(GSH)作为硫源和结构导向剂水热法“一壶”制备系列硫化镉(CdS)光催化材料,采用透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、比表面分析仪(BET)和光解水产氢反应等对催化材料的微观表面结构、光吸收性能以及光催化性能进行了研究。结果表明：通过调节反应物的nCd/nS比和水热温度等参数可控的制备出分散性好的CdS实心纳米球(s-CdS)、空心纳米球(h-CdS)以及纳米棒(r-CdS)等不同微观形貌的光催化材料。对比研究了不同形貌光催化剂的光解水产氢的宏观性能,发现s-CdS产氢活性最高,h-Cd次之,r-CdS最差。这一结果可归结于构成实心球表面亚微晶的粒径相比其它形貌的小,导致电子-空穴对快速迁移至表面并与溶液反应,抑制体相复合,导致生成的氢气量大大的提高。     

硫化镉反蛋白石光子晶体制备及光解水制氢

对硫化镉反蛋白石结构光子晶体薄膜进行了可控合成,用巯基乙酸修饰的纳米晶和P(St-MMA-SPMAP)高分子小球共组装,成功地构筑了反蛋白石结构并用于可见光光解水产氢。结果表明,在可见光(λ≥420 nm)照射下,Cd S-310反蛋白石结构薄膜的光解水产氢性能比硫化镉纳米颗粒提高了一倍。这主要是因为等级孔结构反蛋白石光子晶体特性对催化剂的光催化性能的提升:首先,反蛋白石的周期性结构增加了光子在材料中的传播,提高了催化剂对太阳光的利用率;同时,大孔孔壁是由纳米颗粒堆积而成的,在反应中提供了更多的反应活性位点;此外,孔结构有利于物质的传输和分子的吸附。     

n-p异质结型CdS/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

采用两步水热法制备了CdS/BiOBr复合光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其物相、表面结构、光响应性等性质进行了表征.结果表明,合成的CdS/BiOBr复合材料是n-p型异质结,由CdS颗粒裹附在BiOBr纳米球的表面构成,这种结构不仅具有良好的可见光响应范围,且有利于光生电子的迁移,并有效地抑制光生电子/空穴对的复合.通过光催化降解模拟染料废水和光催化脱除模拟含硫燃料评价了CdS/BiOBr复合材料的可见光催化性能.结果表明,6%(质量分数)CdS/BiOBr降解次甲基蓝的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的5.3和9.6倍,脱除噻吩的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的1.9和3.2倍.CdS/BiOBr具有良好的光催化稳定性,循环使用5次后,降解率仍能达到90%以上.     

CdS/TiO2纳米管复合结构的制备与光电性能研究

利用阳极氧化法在钛金属基底表面制备一层TiO2纳米管阵列薄膜,然后通过水热反应在TiO2纳米管上负载CdS纳米粒子,形成CdS/TiO2纳米管的复合结构。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了CdS/TiO2纳米管的光电性能和光催化活性,结果表明,相比于TiO2纳米管,CdS/TiO2纳米管复合结构在紫外光和可见光下都具有更好的光催化活性及光电性能。     

核壳结构CdS/ZnS纳米微粒的制备与光学特性

CdS and CdS/ZnS core-shell structure nano particles were synthesized in micro emulsion, and characterized by X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy (TEM), UV absorption spectra and PL. The average diameter of CdS was about 3.3 nm, and CdS/ZnS core-shell structure was confirmed by XRD and UV. Considering the optical properties of CdS/ZnS core-shell structure nanoparticles which have different ZnS shell thickness, the UV absorption edge of CdS/ZnS becomes as lightred-shift with the thickness of ZnS layer increasing, and the absorption of shortwave band is strongly enhanced at the same time. The PL spectra indicate that ZnS shell layer can greatly eliminate surface defects of CdS nanoparticles and make its band-edge directed recombination increased, and the luminous efficiency of CdS is improved greatly when it has appropriate shell thickness.     

Kinetic effect in the size-control of CdS nanoparticles

A new method of size control for CdS nanoparticles, called common cation coprecipitation, is reported. In the course of coprecipitation, both CdS and CdSt_2(cadmium stearate) formations are diffusion-controlled and their rates are quite different. The size of CdS nanoparticles depends on the ratio of initial concentrations of S~(2-) to St~- (stearate ion). Characterized by UV-Vis absorption, XRD, TEM, fluorescence and XPS, the results obtained show that the coprecipitate is a composite, i. e. CdS particle inserts in the CdSt_2 molecular layers to form a sandwich-like structure. The method reported for size control of CdS nanoparticles might be called kinetic self-assembling.     

CdS/TiO_2纳米管可见光催化剂的制备、表征及光催化活性

以纳米颗粒TiO2(P25)为原料,采用水热合成法制备了具有锐钛矿晶型的TiO2纳米管(TNTs),考察了水热反应温度和焙烧温度对TNTs形貌和结构的影响.以具有双官能团结构的有机分子2-巯基丙酸为偶联剂,采用原位合成和在线组装的方法将CdS量子点(QDs)负载于TNTs上,制得了CdS/TNTs可见光催化剂,研究了2-巯基丙酸浓度对CdS负载量和CdS/TNTs光催化活性的影响.结果表明,在水热温度为150oC,焙烧温度为400oC的条件下,可制得管径为8～10nm,管壁为2～3nm,管长为数百纳米的锐钛矿型TNTs.经CdSQDs修饰后,TNTs的吸收阈值拓展至580nm,在模拟可见光照射下,CdS/TNTs表现出优异的光催化降解罗丹明B性能.     

可见光驱动Au/SrTiO3纳米等离子体光催化剂分解水制氢

采用水热法和光沉积法制备了Au/SrTiO_3纳米等离子体光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM、EDS和DRS等技术对光催化剂的结构、组成、形貌、粒子大小和光吸收性质等进行了表征,考察了Au/SrTiO_3纳米光催化剂在可见光照下的制氢性能。结果表明,采用水热法成功合成了SrTiO_3纳米粒子,通过负载Au纳米粒子后,由于表面等离子体共振效应,增强了其对可见光的吸收。此外,测试了不同Au负载量对SrTiO_3光催化剂在可见光照下制氢活性的影响,其中,5%Au/SrTiO_3光催化剂在可见光照下制氢活性最高,并对其光催化反应机理进行了进一步的探讨。     

荧光磁性双功能树状分子微球的制备与表征

采用化学共沉淀法, 以FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O为原料制备了磁性Fe₃O₄纳米颗粒, 采用树状大分子对其进行修饰, 然后通过树状大分子具有的大量空腔及末端丰富的氨基, 经吸附、 键合, 与大量巯基乙酸修饰的CdSe/CdS量子点连接, 得到三代具有荧光磁性双功能的树状分子微球, 并对其进行结构表征与性能测试. 结果表明: 三代复合后的微球的平均粒径分别为15, 34和49 nm; 一代荧光磁性微球的发光性能最佳, 其量子产率达24.1%; 零代荧光磁性微球磁性能最优, 其饱和磁化强度为15.96 A·m²/kg. 这种具有荧光和磁性的双功能纳米复合微粒有望在免疫检测、 靶向治疗、 荧光追踪和磁性分离等方面得到广泛应用.     

CdS修饰TiO2纳米带制备及光催化降解有毒有机污染物

以硫酸钛为原料,在210℃低温下,水热制备TiO₂纳米带.通过沉淀法用CdS修饰TiO₂纳米带表面,制得TiO₂@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和反射紫外对其结构及光化学特性进行初步表征.以可见光(λ≥450 nm)光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、水杨酸(Salicylic Acid,SA)及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,研究反应温度、介质和负载CdS对TiO₂@CdS结构性能的影响.结果表明,所制备的TiO₂纳米带分散性好.复合粉末由锐钛矿相TiO₂和立方相CdS组成.常温25℃中性介质中用CdS修饰的TiO₂的活性,在可见光照射下,为单纯TiO₂纳米带的29倍.同时,TiO₂也促进了CdS可见光光催化活性的提高.通过跟踪降解体系紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,结果发现TiO₂@CdS/vis体系在pH 7.0时,对SA的降解率较TiO₂纳米带有显著地提高,反应15 h和21 h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别可达到47.8%和30.8%.