文 献 综 述
现如今，尤其是进入21世纪之后，全球范围内的环境污染及能源危机[1]问题越来越成为制约人类文明前进步伐的两大关键因素，而环境污染物的消除更需要消耗大量的能源，这给日益严峻的能源危机提出了巨大的挑战。在国内创建资源节约型、环境友好型社会的情况下，在国际资源、能源危机的大背景下，广大的科学研究工作者逐渐把目光转向对太阳能这一取之不尽、用之不竭的的清洁能源的开发上，而当前半导体太阳能光催化[2,3]技术则是很好地结合了能源和环境两大问题的一个关键点。因为通过太阳能光子照射，光催化剂能够激发载流子迁移，使水转化为洁净的可以进行实际应用的氢能源，这将非常有效地解决化石能源枯竭、气体温室、环境效应等带来的危机，而光催化降解利用空穴载流子的氧化作用可以很好消除有毒有机污染物，将进一步成为解决环境污染问题的一条廉价可行的途径。
光催化反应是光和物质之间的相互作用的多种方式之一，是光反应和催化反应的融合，是在光和催化剂同时作用下进行的化学反应[4]。光催化技术对水相和气相中污染物的去除具有广泛的适用性，而且该技术具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点；并且该项技术通过将太阳能转化为洁净氢能的光解水技术，将缓解温室效应和石油能源枯竭等危机。纳米异质结[5]半导体材料由于其小尺寸效应、表面效应和异质结的量子效应、较大的迁移率以及奇特空间二维特性等优点，并且还能够克服一些光催化剂的量子效率低以及不能有效利用可见光等缺点，因此在光催化领域得到了广泛应用。因为纳米材料往往晶粒尺寸较小，对晶格匹配度要求不高，所以纳米异质结的制各选材更宽泛。
基于上述理由，本课题希望通过研究制备异质结较好的光催化剂，使其具备较好的可见光响应性，以提高光催化性能。
钒酸铋(BiVO4)作为其中一种具有可见光活性的新型半导体光催化剂，得到了广泛的关注[6,7]。BiVO4是一种淡黄色的无机颜料，具有无毒、耐腐蚀性好、色泽明亮、铁弹性及对环境友好等优良性能。文献报道m-BiVO4的禁带宽度约为2.5eV，具有可见光吸收性能，它在可见光作用下，能分解H2O和有机污染物[8]。其在可见光光催化、染料敏化太阳能电池、导电陶瓷乃至光电化学等领域都具有重要的应用前景。BiVO4的形貌和晶相决定了其性质，以BiVO4为模板与其它材料构成异质结，从而获得具有更好的光催化活性的纳米材料，具有非常重要的研究价值。
含有硫元素的化合物也是近年来研究相对较多的一类具有可见光响应类型光催化材料。与氧化物相比，在晶体结构方面，硫化物[9]可认为是晶格中的O原子被S原子全部取代的结果。由于 S 的 3p 轨道位置较高，因而导致硫化物带隙变窄，吸收可见光的范围变宽，受到了广大的科学工作者的高度关注。在众多硫化物中，CdS 是最受关注的可见光催化剂之一,它具有较为合适的禁带宽度(2.4 eV)，导带的位置相对较高，能够与一般的化合物构成具有理想的异质结构型的光催化剂。不仅能够实现可见光响应，而且能够有效地实现光生载流子的分离，提高光催化化学反应效率。硫化镉[10]( CdS )，微毒、无放射性、极易溶于氨、微溶于乙醇、水及乙酸中，是一种对光的灵敏度极高的半导体材料。李灿院士课题组[11]利用双助催化剂开发了一种新型三元光催化剂 Pt-PdS/CdS，产氢表观量子产率高达 93%，是迄今为止发现的光催化产氢最高的量子产率。目前采用微波法、水热法等成功制备了一系列硫化镉复合光催化剂，如 ZnxCd1-xS、CdS-TiO2、CdS-ZnO 等，并成功应用于光催化降解有机污染物，如甲基橙、罗丹明 B 和刚果红等，表现出不错的降解效率。虽然有关硫族化合物的研究获得较高的量子产率，但是需要注意的是，由于硫化物自身有易发生光腐蚀的缺点，如何解决其稳定性问题是今后研究的重点和关键[12]。
Z 型催化反应过程中，光生电子空穴对能更有效的分离，且氧化半反应与还原半反应分别在两种半导体上发生，能有效的提高体系的光催化活性。目前对于 Z 型催化剂的研究还处于初级阶段， Wu 等人[13]报道了在可见光下表现出增强的光催化活性的 BiVO4-CDs-CdS Z 型光催化体系，H2 产率为 1.24mu;mol·h-1，O2产率为 0.61 mu;mol·h-1。Zhang [14]等人报道了将 Au 纳米颗粒沉积在 BiVO4单晶的（010）面上，然后将 CdS 沉积在 Au 纳米颗粒上以制备 BiVO4-Au-CdS Z型光催化剂，可以有效地提高其对四环素和罗丹明 B 的光催化降解能力。Zhou 等人[15]报道了用 CdS 纳米粒子修饰的 BiVO4 纳米线作为 Z 型光催化剂，在可见光下表现出增强的光催化产氢活性，产氢率为 2.306 mmol·g-1·h-1。杨锐捷[16]发现氧化端催化剂 BiVO4 及还原端催化剂 CdS 具有良好的能带匹配性，适合构建 Z 型体系。这些研究表明，以BiVO4 及 CdS 为两端催化剂构建 Z 型体系已经取得一定的成果，提高催化体系捕光性能及光催化产氢和降解污染物具有十分重要的研究意义。
因此选用 BiVO4 及 CdS 为两端催化剂，同时实现高效 Z 型催化体系构建，对于研究Z型BiVO4及其复合催化剂的光催化分解水产氧性能、光催化降解有机污染物性能显著提高。
参考文献
[1] 李敦钫, 郑菁, 陈新益, 等. 光催化分解水体系和材料研究[J]. 化学进展, 2007, 19(4): 464-477.
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
