CdS敏化TiO_2半导体材料光催化废水处理研究

CdS敏化TiO_2半导体材料光催化废水处理研究第24卷第5期天中学刊Vol.24No.52009年10月JournalofTianzhongOct.2009收稿日期：2009-05-11基金项目：河南省基础与前沿技术研究项目（082300420120）作者简介：潘庆才（1957~），男，河南正阳人，黄淮学院化学化工系教授．CdS敏化TiO2半导体材料光催化废水处理研究潘庆才1，张奇志2（1.黄淮学院，河南驻马店463000；2.国电驻马店热电有限公司，河南驻马店463000）摘要：以钛酸丁酯为前驱体，采用溶胶-凝胶法在玻片上制备TiO2半导体薄膜，以微孔敏化的方法将CdS引入到TiO2纳米粒子的表面，形成的CdS-TiO2半导体复合膜用于处理煤气发生站废水中的污染物．研究了CdS-TiO2复合半导体材料光催化降解作用机理和CdS含量对TiO2半导体材料光催化降解活性的影响．关键词：硫化镉；敏化；二氧化钛；光催化降解；废水污染物在绿色环保风起云涌的今天，操作简便、成本低廉、不形成二次污染的光降解催化处理工业污染水技术倍受关注．在不断涌出的光降解催化剂系列中，TiO2半导体材料由于价廉易得、化学性质稳定、催化活性高、耐化学和光化学腐蚀以及无毒无害等特性，对含各种有机物和部分无机物污水的处理有着重大的潜在应用价值[1~2]．然而，由于纯TiO2半导体材料的光生电子和空穴易于复合，导致其光催化活性的失活现象明显．又由于TiO2是n型半导体，其禁带宽度约为3.2eV，使电子从价带激发到导带所需能量为25810cm-1（光导红限为387.5nm），其光催化特性只限于吸收波长λ<387.5nm的紫外光，因而TiO2直接利用太阳光进行光催化的效率很低．为了抑制TiO2光生电子和空穴的复合，提高TiO2直接吸收自然光的效率，提高TiO2的光催化活性，近年来有许多研究者致力于对TiO2进行敏化和掺杂以优化TiO2半导体材料的光催化特性[3~4]．Vogel等[5]将CdS引入宽禁带半导体TiO2中形成了复合半导体光催化剂，由于这两种半导体的导带、价带的带隙不一致而发生交迭，从而提高光生电荷的分离率，拓展了TiO2的光谱响应．如何有效地掺杂和敏化TiO2半导体材料，拓展TiO2的光谱响应，强化TiO2纳米粒子的光降解催化活性，使得在污水处理中得到更好应用的问题值得研究．本文以微孔敏化的