基于CdS和CdSe纳米半导体材料的可见光催化二氧化碳还原研究进展

二氧化碳(CO_(2))是大气层中温室气体的主要成分,资源化利用二氧化碳既可以减少二氧化碳排放又可以利用二氧化碳制备高附加值化学品。通过人工光合作用系统将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷等太阳燃料被认为是二氧化碳资源化利用的理想方式。纳米半导体材料因其丰富的光物理和光化学特性以及优异的光稳定性被作为光敏剂或光催化剂用于构筑光催化二氧化碳还原体系,其中CdS和CdSe(如溶胶量子点、纳米棒、纳米片)是研究较多的两种纳米半导体材料。基于CdS或CdSe纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原体系可分为三类:(i)基于CdS、CdSe的光催化二氧化碳还原体系;(ii)基于CdS、CdSe复合材料的二氧化碳还原体系;(iii)CdS和分子催化剂构筑的杂化二氧化碳还原体系。本文介绍了人工光合作用体系的构筑以及半导体纳米材料光催化机理,总结了上述三类体系中的代表性工作,最后讨论了基于纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原研究前景和面临的挑战。

微波合成CdS纳米棒

在硬脂酸的丁醇溶液中,以Cd(NO3)2和TAA为源材料,通过微波辐射加热合成了立方晶相CdS半导体纳米棒,并用XRD和TEM进行了表征.

苝醌类光敏剂HA,HB与纳米半导体CdS间的光生电子传递──HA-CdS,HB-CdS复合体光敏还原动力学的EPR研究

根据非均相体系电子传递动力μ＝Ｅｓ＊／ｓ＋－ＥＣＢ（μ＜０）的原理，构建出相匹配的 ＨＡ－ＣｄＳ和ＨＢ－ＣｄＳ复合体（以下简称Ｈｙｓ－ＣｄＳ，Ｈｙｓ代表ＨＡ，ＨＢ）．在该体系中，１ＨｙＳ 向ＣｄＳ导带传递电子是热力学允许的．通过荧光淬灭实验，测出它们之间的表观结合 常数（Ｋａｐｐ）分别为９４０（ｍｏｌ／Ｌ）－１（ＨＡ－ＣｄＳ），９３４（ｍｏｌ／Ｌ）－１（ＨＢ－ＣｄＳ），表明Ｈｙｓ与ＣｄＳ间存 在较强烈的吸附效应．荧光寿命测定得１Ｈｙｓ向 ＣｄＳ导带传递电子的速率常数Ｋｅｔ分别 为５．１６ ｘ １０９ ｓ－１（ＨＡ－ＣｄＳ）， ５．１０ × １０９ｓ－１（ＨＢ－ＣｄＳ）．以一种稳定的氮氧自由基ＴＥＭＰＯ（２， ２， ６， ６－ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ－１－ｐｉｐｅｒｄｉｎｙｌｏｘｙ）作为电子受体，当它接受一个电子和一个质子，其 ＥＰＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号便会消失，据此，应用消自旋的ＥＰＲ技术，定 量研究了苝醌类光敏剂Ｈｙｓ与纳米半导体ＣｄＳ间光生电子传递动力学，确定了受Ｈｙｓ 光敏化作用的ＣｄＳ纳米半导体表面光还原速率方程和反应动力学速率常数，结果发现，