CdS/TiO2复合材料可见光下降解亚甲基蓝废水文献综述

 2023-10-31 11:05:03

文献综述

    1. 引言

      环境污染的控制与治理是人类面临和亟待解决的重大课题,近年来迅速发展起来被称为“绿色技术”和“环境友好技术”的光催化氧化技术,为解决日益严重的水、空气和土壤等环境污染提供了一条新途径。半导体光催化氧化技术是20世纪70年代发展起来的一门新兴环保技术。半导体光催化技术利用太阳能在室温下将有机污染物氧化成H2O、CO2或无机离子等,无二次污染,具有传统的高温、常规催化技术及吸附技术无法比拟的优势。因此,半导体光催化技术是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。研究表明,具有光催化活性的半导体光催化剂有TiO2、ZnO、CdS和Fe2O3等,其中以TiO2的光催化活性高、化学稳定性好、安全无毒、成本低,无二次污染等性能一直处于光催化研究中的核心地位,具有广阔的应用前景。

    2. 正文

2.1历史背景

TiO2由于价廉易得、催化活性好、化学稳定性高、安全无毒等特点，对于光降解环境中的有机污染物和毒物具有广阔的应用前景。但是TiO2具有较宽的能带间隙（锐钛矿相3.2ev），只能用紫外光源激发，对太阳光的利用率只有3-5％，极大的限制了TiO2的应用。因此通过对 TiO2进行改性，扩展其对太阳光的响应范围，提高太阳光的利用率成为研究热点半导体CdS的禁带宽度为2.42ev，激发波长小于或等于495nm，对太阳光具有良好的吸收效果。但单一的CdS催化性能并不理想，由于其光生电子和空穴复合能力太强，稳定性差。复合的CdS/TiO2融合了TiO2和CdS各自的优点，稳定性好并且对太阳光的响应度高。在太阳光的照射下，由于CdS的导带能位比TiO2高，CdS上受激产生的光生电子转移到了TiO2的导带上，而光生空穴却留在了CdS的价带上，实现光生电子和空穴的有效分离，从而提高了TiO2光催化效率。

3个关键的技术难题制约着TiO2光催化剂大规模的工业应用:(1)量子效率低;(2)太阳能利用率低;(3)保持高活性并将其均匀负载比较困难。因此,许多学者在TiO2改性方面做了大量的研究工作。

2.2现状评论

目前主流的用CdS改性TiO2的复合半导体研究已经相对成熟，制备CdS/TiO2光催化剂常采用溶胶－凝胶法、水热合成法、微乳液法等。

比如：1、用水热法制备出CdS/TiO2复合半导体,晶型为锐钛矿型(二氧化钛)、立方相和六方相(硫化镉)的混合相. CdS/TiO2在CdS∶ TiO2为1. 0时光催化效果超过了CdS,并开始出现耦合效应,在CdS∶TiO2为1. 5时光催化效果最强,此时的罗丹明B的降解率达到74. 3%.【丘永 等: 水热法制备 CdS/ TiO2 及其光活性[J],化工学报，2005.7】

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