氧化锌、硫化锌微纳米复合结构材料的制备及其光催化性能研究.pdf

天津理工大学
硕士学位论文
氧化锌、硫化锌微纳米复合结构材料的制备及其光催化性能研
究
姓名:宋鸽
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:李文江
201201
摘要盈隯之间的相互作用最强,故其发光强度最大;而/’一保砸约谆近年来,由于无毒、成本低且具有独特的物理与化学性能,及其复合微纳米材料的研究得到了广泛的关注。以微纳米复合结构为代表的光催化氧化材料是一种用于光催化处理污水的新型材料,基于其高效、无污染、光化学稳定性好等优点常用于光催化降解有机污染物。但该类光催化剂仍存在如量子效率低、降解率较低及电子一空穴易复合等缺点,从而限制了其应用。本文采用水热/溶剂热方法制备蛐慰帕!/蜃春耍墙峁辜癦:、篈⒛擅捉峁共牧希芯苛瞬同的实验参数对材料微观形貌、光学性能及紫外光催化性能的影响。主要内容如下:ü龋芗寥确椒ǎ票傅玫搅藌微米球及擅浊颉Q芯苛朔从ξ露取反应时间及表面活性剂的添加对产物形貌、尺寸的影响,探讨了球状的形成原因。研究表明,制备⒚浊蚴比芗炼叶贾苯佑跋炝瞬锏男蚊玻恢票竄纳米球时,表面活性剂十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵起到了调节形貌的关键作用。此外,对其分别进行光致发光光谱测定,得到⒚浊蚝蚙纳米球的特有的荧光发射特性。梅肿幼匀〈从Γ状沃票盖蜃碯/耍墙峁共牧稀R院铣傻腪微球为模板,在二次水热反应体系中通过硫化反应,成功制备了球状痁核/壳结构复合材料。探讨了不同硫源及不同反应比例的/。对制备的痁球状核/壳结构的壳层厚度、光致发光以及紫外光催化降解效率的影响。结果表明,疭时和罗丹明DP偷娜玖戏纤墓獯呋到庑首罡撸朔椒ǘ郧蜃春耍墙峁刮⒛擅材料的制备和污水处理应用方向具有广泛的借鉴意义。枚嗡确从μ逑担直鹬票噶薢:微米球和篈擅浊颉Mü表面沉积一层金属纳米粒子的方法来改善其光致发光及紫外光催化降解效率。研究表明,サ腁砑恿恐票赋龅腪:微米球发光效率最高,对甲基橙和罗丹明D馊玖戏纤淖贤夤獯呋到庑式细撸%的添加量制备出的篈纳米球对甲基橙和罗丹明D馊玖戏纤慕到庑矢撸恢罂疾於詚:光催化剂的反复多次使用,结果表明该类催化剂化学稳定性好,降解效率受外界因素影响较小,变化不大。关键词:籞;水热法;痾核/壳结构;篈籞:;光催化
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,这大约相当于个原子紧密引言材料不仅是国民经济和社会进步的物质基础与先导,更是人类走向现代文明的标志。材料、能源与信息被称为现代科学的三大支柱,可见其对于人类社会进步的影响与意义。几千年来,材料一直是人类进化的标志之一,而在当今的信息化、工业化社会中,材料,特别是先进功能材料更是具有强烈的基础性、支撑性技术经济价值和迫切战略需求。如今,材料科学已经成为最活跃的粄『沿交叉学科,在各种各样不断被开发和应用的材料当中,纳米材料越来越成为全世界科研工作者们研究的一个重要关注点。.擅撞牧霞蚪纳米技术是世纪年代中期诞生并正在较快发展的新兴科技,目前已经进入了基础研究与应用并举的阶段。纳米材料指的是在三维空间中至少有一维在纳米尺度范围排列在一起的尺度。材料的三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度时,则称为低维纳米材料,如量子点等纳米微粒为零维材料,纳米纤维及纳米线等为一维材料,纳米薄膜为二维材料等。纳米材料按材料物理性质可分为:纳米半导体材料、纳米铁电材料、纳米光学材料、纳米磁性材料等;按化学组分可分为:纳米金属、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子和纳米复合材料等【浚话从τ每煞治#耗擅椎缱硬牧稀⒛擅咨镆接貌牧稀⒛擅状⒛懿牧稀纳米敏感材料等。.擅撞牧系奶厥庑阅纳米技术不是小尺寸技术的延伸,而是拥有许多奇异的光、电、磁、热、力学、传感和催化特性。目前,在所有的纳米材料中,纳米半导体材料是纳米材料家族中最重要的成员之一,下面我们简单介绍一下纳米半导体材料的特殊性能及应用。庋阅埽旱蹦擅琢W拥牧>缎〉揭欢ǔ叽缡保梢栽谝欢úǔさ墓獾募し⑾发光,即所谓的发光现象。其中纳米半导体粒子具有的超快速光学非线性响应及椅光致发光的特性,倍受科学工作者的关注。由于纳米材料颗粒尺寸小、比表面积大、界面存在大量缺陷,这就使得在能隙中产生附加能隙,半导体粒子的有效带隙随粒子尺寸的减小而增加,相应的吸收光谱和荧光光谱均发生蓝移,因此在能带中可形成一系列分立的能级。诸多研究表明:纳米半导体