ZnO和ZnO-CdSe的可控合成及其光催化性能研究.pdf

1、納米材料是21世紀科技發(fā)展的重要內容，納米材料的制備和性能研究是納米材料研究的重點.納米材料因其所具有的優(yōu)異性能，越來越多的引起人們的關注，在物理學、化學、生物醫(yī)學和界面科學等學科均有廣泛的應用。
　　ZnO是一種典型的直接帶隙半導體材料，在常溫下的禁帶寬度為3.37 eV，同時其激子結合能達到了60 meV，所以有很高的應用價值。ZnO化學性質非常的穩(wěn)定，同時具有非常特殊的導熱和導電性能，因其具有極高的工作穩(wěn)定性，在短波發(fā)光器件

2、方面具有很高的應用價值。ZnO的應用非常廣泛，在太陽能電池、光催化、壓電材料、氣敏材料和激光發(fā)射方面都有很高的利用價值。最近通過可控制備各種形貌的ZnO來提高其性能成為研究的熱點。
　　本文的主要工作如下：
　　1.以硝酸鋅和六次甲基四胺作為反應物，乙二胺作為表面活性劑，制備具有不同形貌的ZnO納米材料。在該反應體系中，通過改變NaOH的加入量來改變溶液的PH值，得到具有“片狀、啞鈴狀、雙子結構和花狀結構”形貌的ZnO納米材

3、料。通過XRD，SEM等物相表征方式證明得到了純凈的ZnO。分析了產(chǎn)物的構成，推測出了反應機理，并利用上述不同形貌的ZnO樣品進行光催化降解亞甲基藍實驗，結果表明樣品的形貌與光催化效率有直接關系，在光催化降解的對比中，具有最好光催化降解效率的是“花狀”的ZnO，其次是“啞鈴狀”ZnO，而后是“片狀”和“雙子”結構的ZnO，光催化效果最差的是“無定形”的ZnO顆粒。推斷出不同形貌的樣品不同比表面積對光催化性能造成影響。
　　2.通過

4、水溶液直接沉淀法，在室溫條件下，使用乙酸鋅和氫氧化鉀制備了具有絨線球結構的ZnO。通過分析不同反應時間下所生成的ZnO的形貌，推測出了產(chǎn)物的生長機理。使用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和高倍透射電子顯微鏡對產(chǎn)物進行了物相分析和表征，在XRD圖譜中看以看出除了ZnO的特征衍射峰外沒有其他雜質峰的出現(xiàn)，說明說生成了純凈的ZnO。樣品的SEM圖顯示絨線球狀ZnO是由厚度為50 nm的ZnO納米片交錯疊加構成的，在該結構中形成許多

5、孔洞，可以作為載流子和小分子的通道作用。通過光催化降解亞甲基藍實驗證明了產(chǎn)物具有優(yōu)良的光催化性能，并且光催化循環(huán)反應進行6次以后，樣品的形貌和結構仍然保持完好，說明樣品作為光催化劑具有良好的穩(wěn)定性和耐久性。
　　3.ZnO的禁帶寬度比較寬，在電子激發(fā)后具有較高的氧化還原電位，可以很好地降解有機污染物，但是過寬的禁帶寬度只能利用紫外光，而對可見光沒有響應，降低了光的使用效率。通過窄帶半導體CdSe的復合，可以拓寬材料對光的響應范圍，

6、通過在可見光的照射下對比有機染料亞甲基藍在以ZnO/CdSe復合物、P25、商業(yè)ZnO為光催化劑的降解速率得出ZnO/CdSe復合物具有更加優(yōu)異的光催化性能，同時樣品對光的響應由紫外光區(qū)擴展到可見光區(qū)，更加有效的利用了光能。我們水溶液法制備ZnO/CdSe復合物的方法具有能耗低、便捷、環(huán)境友好等優(yōu)點，可以大范圍推廣使用。在反應的過程中，不加入任何有機的表面活性劑，只是通過改變反應的溫度、穩(wěn)定劑和ZnO的量得到負載量和微觀結構不同的ZnO