摘 要：光催化技术是解决当今社会环境和能源问题的一种绿色方式，因为其可以将太阳光转化为化学能，进而实现水体中有机污染物的光催化降解，符合当今节能减排及绿色发展的要求，其中CdS半导体材料由于其合适的禁带和对光的高效吸收性能，被广泛用于光催化研究，本实验用一步水热法制备CdS纳米棒，同时制备的CdS与2-氨基对苯二甲酸和钛酸正丁酯混合后，再加入相应比例的DMF与甲醇溶液中，通过自主装可以成功合成CdS@NH2-MIL-125(Ti)复合材料，这种复合材料在可见光照射下能够高效催化降解罗丹明B和亚甲基蓝，降解率分别高达95％和86％。

关键词：一步水热法；自组装； CdS纳米棒；罗丹明B；亚甲基蓝

Preparation of CdS@NH2-MIL-125(Ti) heterostructure and its application in degradation dyes under visible light

Abstract: Photocatalytic technology can convert pollutants into chemical energy in water  solution under sunlight , which is in line with sustainable development. Therefore,it is considered as an effective technology due to the growing environment concerns and alternative clean energy demand. CdS is a highly efficient semiconductor photocatalyst with a proper bandgap width and a moderate conduction band valence band. It has attracted attention and researchers have conducted extensive research on its photocatalytic properties. In this experiment, CdS nanorods was prepared by a one-step hydrothermal method. The prepared CdS nanorods was mixed with 2-aminoterephthalic acid and n-butyl titanate, and then the corresponding proportion of DMF and methanol solution was added to successfully synthesize the CdS@NH2-MIL-125(Ti) composite, this complex can efficiently catalyze the decomposition of RhB and methylene blue with degradation rates as high as 95% and 86%.

Key words: One-step hydrothermal method; self-assembly; CdS nanorod; RhB；methylene blue

目录

1绪论 1

1.1 纳米材料的概述 1

1.1.1 纳米材料发展情况 1

1.1.2 纳米材料分类 1

1.2 半导体光催化概述 2

1.2.1 半导体材料特殊性质 2

1.2.2 半导体光催化的原理 3

1.2.3 半导体光催化的技术研究 4

1.3 硫化镉和硫化镉复合光催化剂概述 4

1.3.1 硫化镉结构与性质 4

1.3.2 硫化镉复合材料制备方法 5

1.4 MOFs材料研究现状 6

1.4.1 常见金属有机框架材料 6

1.4.2  MOFs的特点 7

1.4.3  MOFs与其他半导体复合方法 8

1.4.4  MOFs材料发展的趋势和展望 8

1.5 CdS/MOFs复合材料在光催化应用 8

1.5.1 CdS/MOFs复合材料的制备方法 8

1.5.2 CdS/MOF光催化机理 9

2实验部分 10

2.1 主要实验仪器、设备及实验试剂 10

2.1.1 主要实验仪器和设备 10

2.1.2 主要试剂 11

2.2 通过一步水热法制备CdS纳米棒 11

2.3 CdS@NH2-MIL-125(Ti)核-壳异质结催化剂的制备 12

2.4 样品的表征方法 12

2.4.1 X-射线粉末衍射（PXRD) 12

2.4.2 场发射扫描电镜（FESEM） 12

2.4.3 透射电子显微镜（TEM） 13

2.4.4 傅里叶红外光谱分析仪（FT-IR） 13

2.4.5 紫外分光光度计（UV-vis） 13

3结果与讨论 14

3.1 样品催化性能的测试 14

3.1.1 红外光谱图 14

3.1.2 自由基捕捉图 14

3.1.3 固体紫外光谱图 15

3.1.4 PXRD图 17

3.1.5 罗丹明B催化图和催化动力图 17

3.1.6 亚甲基蓝催化图和催化动力图 18

3.2 样品的表征与形貌 18

3.2.1 CdS@NH2-MIL-125(Ti)纳米复合材料的SEM图 18

3.2.2 CdS@NH2-MIL-125(Ti)纳米复合材料HRTEM图 19

4结论 20

致谢 21

参考文献 22

CdS@NH2-MIL-125(Ti)符合材料的制备及其在可见光降解染料中的应用

1绪论

随着当今社会能源危机和全球化的污染在不断的严重，当下人类关注的重要课题是环境保护和可持续发展。最近几年来，因为当今生活污水大量排放，使得水体含有有机物的量在逐年增高，水污染也在严重，并且一步一步的威胁到人类的生命安全。日前，光催化技术一直被认为是处理能源和环境问题最有效的、最具有前景发展的方法。但是，单一半导体材料功能和作用方面的局限性已慢慢地不能满足实际功能和生活应用的需求。我们需要一种成本较低，反应较为简单，环境较为友好，具有较为良好催化效果的复合光催化剂及其制备方法。