随着对光催化技术的研究与发展,如何研究一种能够应用于光催化、光电化学、电催化领域的高效催化剂已然成为重点。相较于传统的金属氧化物和金属硫化物,金属硒化物由于具有获悉更多带隙窄、内阻低和比表面积大等特点被广泛研究。作为本文研究的重点,CuSe具有窄带隙和低内阻,在相关研究中Cuselleck NMRSe也在光催化降解、电催化、光电化学等方面表现出良好的性能。本研究创新点在于提出了构建新型的CuSe/Zn Se双异质结催化剂、CuSe/FeSe_2Z型异质结催化剂和具有多价态的Cu_(2-x)Se/FeSe_2Z型异质结催化剂,这些体系均未被研究并且本研究证明了这三种体系对提高光催化、光电化学以及电催化性能都具有各自的优势。这些体系首先采用了高效的2D/0D以及2D/1D等结构,二维材料对于作为基底结构十分合适,在其表面负载一维材料或者零维材料以构建异质结。这种结构增加两种材料的接触面积,更好地分离两种不同材料的光生电子和空穴,进一步提高载流子的传输效率。其次,选择能带匹配更为合适的材料以构建出更好的异质结类型。研究内容主要是以下三部分:(1)在二维CuSe纳米片的(001)面上负载零维Zn Se纳米颗粒,构建了2D/0D CuSe/Zn Se异质结催化剂。双异质结结构使得光生电子和空穴分离到不同的位置,以达到更高的载流子传输效率。实验结果表明,CuSe/Zn Se催化剂具有较高的光电化学和电催化性能,光催化降解性能也有所提高。在最优的负载比率下,异质结催化剂的电催化性能提升4.67倍,光电化学性能增强了7倍,对亚甲基蓝的降解速率提高了1.26倍。(2)在二维CuSe纳米片上负载一维FeSe_2纳米棒,以构建2D/1D CuSe/FeSe_2Z型异质结催化剂。多维结构能够增加接触面积进而加强载流子传输效率高,Z型异质结结构使空穴和电子能更好的进行分离,并且保留更高的氧化还原活性。在最佳复合比下,异质结催化剂的光电化学性能提高了4.99倍,对左氧氟沙星的降解速率提高了8.37倍,对亚甲基蓝的降解速率提高了6.06倍。(3)在一维FeSe_2纳米棒上负载零维Cu_(2-x)Se纳米颗粒,构建一种多价态Cu_(2-x)Se/FeSe_2Z型异质结催化剂。Z型异质结结构的形成提高了氧化还原能力,多价态异质结提高了催化活性,合适的多维结构提高了载流子传输能力。在最佳复合比下,其光催化和光电化学性能分别为单品Cu_(2-x)Se的1.34倍HBV infection和3.65倍,电催化性能提升1.35倍。对这三部分工作的各自优势进行简要的概述。首先,对于光催化降解性能CuSe/FeSe_2催化剂在三者之中更为优异。由于CuSe/FeSe_2催化剂形成了Z型异质结结构并且有超氧自由基的产生,载流子的传输效率进一步提升,并且超氧自由基的存在对于降解抗生素以及染料更为有效。其次,CuSe/Zn Se催化剂的电催化性能相比之下是最佳的。由于Zn Se纳米颗粒自身拥有较大的比表面积,与CuSe纳米片之间能够形成更紧密的接触,这就使得电子在催化剂中更易传输。此外,紧密的接触可以提供更多的活性位点,使得电阻显著减小,进而提高电催化性能。对于光电化学性能,三种催化剂都有不错的提升。异质结的形成能够显著提高光生载流子的分离效率。相对于CuSe,Cu_(2-x)Se具有较窄的带隙,出色的光吸收能力、良好的光稳定性以及较高的电导率。此外,由于Cu_(2-x)Se中的Cu含有多个价态Cu~(1+)、Cu~(2+),在光电化学反应中不同价态之间可能会发生转变,从而增加反应的可能性,致其光电化学性能相对更好。总的来说Cu_(2-x)Se/FeSe_2的光电化学性能的提升更为优越。