摘要
日益增长的能源需求和日趋恶劣的环境是当今世界面临的主要问题之一。因此，寻找一种有效的方法，实现绿色发展是社会发展的目标之一。CeO2作为常见的稀土氧化物之一，拥有优异的光学性质和化学稳定性，且具有显著的Ce4+/Ce3+氧化还原能力，使其在其他原子接触所形成的界面中能够发生较强的电子相互作用，是进行催化氧化反应的有前景的载体材料之一。但是，氧化铈的带隙较宽，对可见光的利用效率低，光诱导载流子的转移和分离情况较差，导致其有较低的光催化性能。通过表面原子控制、改性掺杂、缺陷工程、形貌调控或构建异质结等方法可以增强其的光催化能力。针对以上问题，本文以CeO2为主要研究对象，将CeO2与和CdS进行复合，通过构建异质结的方法，拟来提高e--h+的分离效率，进一步提高其光催化剂的光催化性能。论文的主要研究工作如下： 采用水热法和辅助煅烧法制备了氧化铈纳米片(NF-CeO2)和纳米棒(NR-CeO2),然后将CdS纳米颗粒分别负载在NF-CeO2和NR-CeO2衬底上，制备了不同形貌的CeO2/CdS复合材料。研究了复合材料的形貌、复合比例和制备工艺对其光催化活性的影响,揭示其光催化降解和析氢机理。研究发现，与NF-CeO2/CdS相比，NR-CeO2/CdS具有更高的光催化析氢和降解性能。通过密度泛函理论计算，其原因可能是CeO2(311)与CdS(103)的费米能级差大于CeO2(220)与CdS(103)之间的费米能级差，从而影响其光催化能力。当NR-CeO2与CdS质量比为1∶6时，NR-CeO2/CdS(1∶6)的光催化降解效率最高(约为98.3%)。当NR-CeO2与CdS质量比为1∶4时，NR-CeO2/CdS(1∶4)的光催化析氢活性最高，约为432μmol·g?1·h?1，是纯的CdS材料的19.6倍。复合后材料的光催化性能明显提升的原因可能是，所形成的Ⅱ型异质结有利于e--h+的分离和界面电荷转移效率的提高,提升材料的光催化活性。
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