CdS量子点修饰TiO2纳米管及光解水产氢性能研究

二氧化钛(TiO2)是一种传统的光催化剂材料,但由于其自身带隙宽(3.2 eV)及光生载流子易复合,往往需要通过贵金属或过渡金属掺杂、阴离子掺杂、构建异质结等手段增强其对太阳光的有效吸收,促使光生载流子分离并抑制其复合.采用两步法构建TiO2/CdS异质结,首先通过多重电压阳极氧化法制备结构化的TiO2纳米管阵列,再以TiO2纳米管为基底,通过化学浴沉积法在TiO2纳米管管壁内外均匀生长CdS量子点.通过X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-VIS)对TiO2/CdS异质结组成、形貌和光学性质进行了表征.结果表明,构建的TiO2-CdS异质结有效抑制光生载流子复合,促进激发电子的转移,提高光催化产氢效率;样品TiO2(1.0)-CdS(1.0)产氢效率达到1.30 mmol/(g?h),是CdS量子点的1.67倍.最后,基于实验分析提出了可见光光解水制氢过程中光生电子在TiO2-CdS上的转移机制.