三维二氧化钛/硫化锌镉复合材料的制备与性能研究 硫化锌镉固溶体由于具有优异的光催化活性，被认为是最具有发展前景的光催化材料之一。 但是单一的硫化锌镉纳米颗粒容易发生团聚，导致光生载流子的复合率较高，以及容易出现光腐蚀现象而导致其稳定性不佳，所以目前硫化锌镉的光催化产氢效率远远不能满足实际工业化的需求。 而二氧化钛的化学性质稳定性，但由于过大的能带间隙导致其可见光吸收能力较弱。 三维结构的材料由于自身独特的形貌，能够反射以及散射更多的光，因此将会提高材料的光吸收效率，从而使材料具有更优异的光催化活性。 因此，本章利用三维二氧化钛和硫化锌镉各自的优势，取长补短，由此改善复合材料的光催化活性和稳定性，通过水热合成法制备了3DTiO2/CZS复合材料。 首先，使用分析天平称量0.0726g的3DTiO2，将其加入装有40mL去离子水的烧杯中，并使用磁力搅拌器搅拌30分钟。 随后，在该溶液中加入10mmolCd(Ac)2∙2H2O,10mmolZn(Ac)2∙2H2O和25mmol硫代乙酰胺。 此外，将10mL4MNaOH溶液逐步滴加到该溶液中，并在搅拌1小时使其充分混合均匀。 随后，将均匀混合的溶液转移至100mL的反应釜内衬中，拧紧反应釜的盖子后放入鼓风干燥箱中进行水热反应，其中反应温度为180℃，反应时间为24小时。 待反应釜冷却至室温后，使用胶头滴管吸出上层清液，并将沉淀物分别用去离子水和乙醇进行洗涤离心。 最后，将洗涤离心后的沉淀物放入60℃的烘箱干燥12小时，得到光催化剂样品，命名为3DTiO2/CZS-3。 然后按照相同的方法进行合成，仅改变3DTiO2的加入量，其中3DTiO2的质量分别为0g、0.0242g、0.1210g和0.1694g，得到的产物分别标记为CZS、3DTiO2/CZS-1、3DTiO2/CZS-5和3DTiO2/CZS-7。 综上所述，3DTiO2/CZS复合材料制备的具体步骤如图4-1所示。 通过XRD和SEM分析所制备光催化材料的组分、晶体结构以及微观形貌。 如图4-2所示，1DTiO2呈现出多相衍射峰与RutileTiO2(PDF21-1276)和AnataseTiO2(PDF21-1272)相匹配，这表明混合相的1DTiO2被成功制备。 从SEM图形中可以发现，其1DTiO2为一维纤维状结构，且表面光滑。 如图4-3所示，3DTiO2的XRD特征峰与金红石型TiO2（PDF21-1276）和锐钛矿型TiO2（PDF21-1272）的标准卡片一致，表明所制备的3DTiO2是以金红石型和锐钛矿型混合相的形式存在。 在CdxZn1-xS固溶体中，随着增加Zn的含量增加会使固溶体的晶相从六方相CdS转变为立方相ZnS。 对于纯CZS，与标准的六方相CdS（PDF41-1049）和立方相ZnS（PDF05-0566）相比，并且原始CZS的三个强衍射峰在XRD图谱中向左移动，这表明形成的CZS是固溶体而不是CdS和ZnS形成的简单物理混合物。 所制备的CZS的XRD特征衍射峰分别对应于立方闪锌矿结构相的（111）、（220）和（311）晶面，与以往的文献中XRD报道的一致[54,112,113]。 此外在XRD图中没有发现不能归属的杂峰，说明制备的样品纯度较高。 当复合材料中加入的3DTiO2含量低于5wt.%时，在3DTiO2/CZS的XRD中几乎观察不到对应于3DTiO2的特征峰，这可能是由于复合材料中3DTiO2含量较低，且分散性高，导致未能被检测到[55]。 随着3DTiO2含量的增加，3DTiO2/CZS复合材料在36.1°和41.2°处的特征衍射峰越来越明显，分别对应于RutileTiO2的（101）、（101）晶面，并且仍存在与CZS对应的特征峰。 根据XRD结果，这初步表明3DTiO2/CZS复合材料被成功制备。 本章结合3DTiO2/CZS复合材料的能带结构等分析，CZS导带上光生电子转移至3DTiO2上，有效地避免了光生电荷的在体相内复合。 此外，3DTiO2的引入有效地降低了原始CZS纳米颗粒的团聚，并提供了更多的活性位点。
