纳米晶光催化剂吸收太阳能并产生具有一定能量的载流子（电子和空穴），H₂O分子捕获载流子后能分解产生H₂，使太阳能以化学能的形式储存在H₂中，而H₂是一种清洁、高效的能源，因此可以间接实现对太阳能的利用，这为人类实现可持续发展打开了大门。由于单组分光催化剂（如CdS、TiO₂等）存在载流子易复合、长期催化时稳定性差等问题，很难高效利用太阳能制取H₂。研究表明，将两种不同的纳米晶光催化剂进行复合形成Z型异质结构纳米晶，能够在保持催化剂氧化还原能力不变的情况下有效分离载流子，使电子和空穴在不同催化剂上分别参与还原和氧化反应，从而提高制H₂能力。例如：NaTaO₃和0.05wt% NiO进行复合后，其催化制H₂速率相较NaTaO₃提高了63.1%且稳定催化时间至少能持续400h。

相对于其它催化剂来说，WO₃和CdS主要有以下特点：（1）CdS导带底与H /H₂电极电位之差~0.52V，WO₃价带顶与O₂/H₂O电极电位之差~2.24V，相对来说较大，在热力学上有利于载流子参与氧化还原反应；（2）CdS禁带宽度~2.4eV，WO₃禁带宽度~2.7eV，可以充分吸收太阳能产生载流子；（3）CdS和WO₃的禁带宽度均较窄，激子电离能小，激子玻尔半径大，有利于载流子的分离和迁移。因此WO₃/CdS复合光催化体系非常适合利用太阳能催化分解水制H₂。当一定量CdS纳米颗粒均匀附着在WO₃纳米棒上形成异质结构时，有利于充分吸收光能发挥其高制H₂能力，这是因为：（1）WO₃处发生的氧化反应是一个多电子参与的过程，且价带空穴迁移率相对导带电子来说比较低，致使其动力学反应速率低，因此WO₃需要更多的表面积来接受光，以便产生足够的空穴；（2）比表面积高，催化活性点多，光生载流子只需移动较小距离就能到达催化剂表面参与反应。而在此结构中CdS纳米颗粒的分散性及其与WO₃纳米棒之间的界面结构，对光催化体系的制H₂性能有非常重要的影响，但是目前还没有在WO₃纳米棒表面均匀附着单分散CdS纳米颗粒的相关报道。

该毕业论文内容是首先通过水热法制备沿[001]方向生长的六方相WO₃纳米棒，然后利用化学浴沉积法在WO₃纳米棒表面均匀附着一定量的CdS纳米颗粒，并进一步探究CdS纳米颗粒的尺寸、附着量等因素对反应体系的光吸收性能以及催化制H₂性能的影响。

为了顺利完成毕业论文并力求得到锻炼，对该生提出的具体要求如下：

1、掌握常用的文献检索方法，通过相关文献查阅，了解光催化的基本原理及提高光催化效率的常用方法，并对其进行综述，要求阅读中英文文献不少于20篇。

2、在文献综述的基础上，根据毕业论文任务安排，独立制定出论文的研究方案、解决途径及工作计划，完成开题报告。

3、掌握WO₃/CdS复合纳米晶的基本知识与制备原理。

4、按时完成规定的工作，做好毕业论文进展情况记录。

5、实验结果不弄虚作假，不剽窃和抄袭他人成果。

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起讫日期

设计（论文）各阶段工作内容

备 注

2016-12-12~2017-01-13

查阅文献，制定实验方案，完成开题报告

2017-01-13~2017-03-20

制备沿[001]方向生长的六方相WO₃纳米棒

2017-03-21~2017-04-20

在WO₃纳米棒上均匀附着一定量CdS纳米颗粒

2017-04-21~2017-05-31

WO₃/CdS复合纳米晶测试表征

2017-06-01~2017-06-07

毕业论文的撰写

2017-06-08~2017-06-13

完成毕业论文的各项结束工作和毕业答辩