镉钛基纳米复合半导体材料的制备及其光催化性能研究.docx

镉钛基纳米复合半导体材料的制备及其光催化性能研究
随着环境污染日益严重，绿色环保技术的发展越来越重要。其中，光催化技术被认为是最有前景的技术之一。镉钛基纳米复合半导体材料因其优异的光催化性能而受到广泛关注。本文将介绍镉钛基纳米复合半导体材料的制备方法和光催化性能研究。
一、镉钛基纳米复合半导体材料的制备方法
在制备镉钛基纳米复合半导体材料时，主要包括两个步骤：制备纳米镉钛矿和复合半导体材料制备。
1、纳米镉钛矿的制备
纳米镉钛矿是制备镉钛基纳米复合半导体材料的重要前置步骤。下面介绍几种常用的制备纳米镉钛矿的方法。
（1）水热法
水热法是制备纳米镉钛矿的常用方法之一。其过程为：将合适的量的钛酸四丁酯和氢氧化钠在无水乙醇中溶解，调节溶液的pH值至7-8，随后加入一定量的硝酸钙和硝酸镉，进行水热反应，反应温度和时间分别为180℃和24小时。
（2）溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种化学合成方法，其过程为：将适量的钛酸四丁酯、镉氨溶液和钛氯化物加入无水乙醇中，与正硝酸钙对应，一定时间后得到纳米镉钛矿。
（3）水热水解法
水热水解法是一种简单的方法，将钛酸四丁酯、氢氧化钠、硝酸钙和硝酸镉混合制成溶液，反应时加入水，将混合溶液置于水浴中进行水解反应，反应时间和温度则为24h和200℃左右。
2、复合半导体材料的制备
制备完纳米镉钛矿后，可以将其与钙钛矿、氧化锌、氧化钒等半导体材料进行复合制备。常见的复合方法有：
（1）共沉淀法
将镉钛矿和其他半导体材料的前驱体一起混合沉淀，随后用水洗涤，过滤、干燥得到复合材料。
（2）物理混合法
将纳米镉钛矿和其他半导体材料混合、研磨、过筛，然后进行高温煅烧得到复合材料。
二、镉钛基纳米复合半导体材料的光催化性能研究
镉钛基纳米复合半导体材料的光催化性能一直受到广泛关注。主要涉及的领域包括水处理、空气净化、重金属去除等。下面介绍镉钛基纳米复合半导体材料在水处理中的应用。
1、水处理
镉钛基纳米复合半导体材料在水处理中的应用主要涉及有机物的降解、药物残留的去除等。其主要机理为：在阳光照耀下，光子被吸收后，会形成激发态，从而激发出电子，使有机物发生光催化降解。
2、气相催化
随着汽车尾气的排放和空气污染的日趋严重，气相催化净化技术成为了解决问题的一种有效手段。镉钛基纳米复合半导体材料在气相催化治理中也具有广泛的应用。其主要机理为：吸附有害气体后，接受光子的激发，释放出光子激发的电子，从而发生光催化反应，去除有害气体。
3、重金属去除
镉钛基纳米复合半导体材料在重金属去除中也展现出广泛的应用前景。其主要原理是：激发光子后，形成活性氧和自由基，通过与溶液中的重金属离子发生反应来去除重金属。
三、结论
镉钛基纳米复合半导体材料是一种丰富多样的材料，其制备方法多样，催化性能高效。目前，镉钛基纳米复合半导体材料的研究主要集中在水处理、气相催化和重金属去除等领域。未来，我们期待从更为广泛的领域深化对该材料的应用研究，以推进环境保护和美丽地球建设的进程。