過渡金屬氧化物納米材料的設(shè)計、制備及相關(guān)性能研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染問題越來越成為世界各國共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題，而水體有機(jī)污染更是各國亟待解決的重要問題之一。半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)由于半導(dǎo)體催化劑價格低廉和能使多種有機(jī)物完全礦化而被認(rèn)為是處理有機(jī)廢水的最有前途的技術(shù)之一。但半導(dǎo)體催化劑在實(shí)際應(yīng)用中普遍存在一個難題，即電子空穴容易復(fù)合，從而導(dǎo)致光催化效果不理想，所以提高半導(dǎo)體光催化性能尤為重要。
　　 本論文圍繞“過渡金屬氧化物(即Cu2O和ZnO)

2、納米材料的設(shè)計、制備及相關(guān)性能”展開研究工作，主要包括以下幾方面的研究內(nèi)容:
　　 1.采用室溫液相法合成了立方相Cu2O納米方塊。X射線衍射、透射電鏡和掃描電鏡表明產(chǎn)物是由形貌和大小高度均勻、邊長約為170nm的Cu2O納米方塊組成。以高濃度酸性品紅溶液(100 mg/L)為研究體系對材料的光催化性能進(jìn)行測試表征，研究表明，體系中添加適量H2O2能夠大大提高Cu2O納米方塊的光催化性能，這是由于適量H2O2的加入不但能夠提供較

3、多的羥基自由基(·OH)，而且可以阻止Cu2O半導(dǎo)體中電子和空穴的復(fù)合效率。此光催化路線對提高半導(dǎo)體Cu2O的光催化活性是非常有效的。
　　 2.以H2O2為還愿劑，CoCl2為氯(Cl)源，采用乙醇的水溶液為溶劑，采用水熱法分別合成了Cu2O薄膜和CuCl/Cu2O復(fù)合物薄膜，可以通過控制CoCl2的濃度控制復(fù)合物的組成。將制備的薄膜用于光催化降解羅丹明B溶液，發(fā)現(xiàn)CuCl/Cu2O復(fù)合物薄膜的光催化性能明顯優(yōu)于純Cu2O薄膜

4、，主要由于CuCl/Cu2O復(fù)合物薄膜的形成提高了Cu2O的光生電子空穴的分離效率。
　　 3.采用一步水熱法，在銀氨溶液里合成Ag/ZnO復(fù)合物薄膜，并用作光催化劑降解羅丹明B溶液。研究發(fā)現(xiàn)，與純ZnO薄膜相比，Ag/ZnO復(fù)合物薄膜對羅丹明B溶液的光降解表現(xiàn)出更好的光催化性能。另外，也測試了Ag/ZnO復(fù)合物薄膜與純ZnO薄膜室溫下的熒光光譜和氨氣傳感性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與純ZnO薄膜相比較，Ag/ZnO復(fù)合物薄膜具有更弱的熒光

5、發(fā)射峰強(qiáng)度，對氨氣具有更好的熒光傳感性能。Ag/ZnO復(fù)合物薄膜光催化性能和氨氣傳感性能的提高是由于貴金屬Ag的存在提高了半導(dǎo)體ZnO內(nèi)的電子-空穴分離效率。
　　 4.以鋅片作模板和還原劑，在銀氨緩沖溶液里制備形貌均一、總長度為3-10μm、主干和分支分別為100和50 nm的Ag納米枝晶。并將制備的Ag納米枝晶組裝成熒光型傳感器，室溫下測試材料對水汽的傳感性能。研究發(fā)現(xiàn)，與Ag顆粒相比，Ag納米枝晶傳感器表現(xiàn)出更高的靈敏度、