發(fā)布時間：2018-01-29 02:24

  本文關鍵詞： 氧化鎵 鎵酸鋅 納微米材料 光催化 光生電荷分離　出處：《陜西科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：構造新穎的材料吸引了越來越多學者的關注并且有著廣泛的應用。在這些材料中,以氧化鎵及其含氧酸鹽的納米粒子,納米棒,納米帶等為結構的材料又受到了額外的注意。原因不僅在于被不斷制備出來納米結構形態(tài)萬千,更是因為在光、電、磁、熱、傳感等領域,以這些納米結構為基礎的納米器件已經被市場接受,普及度和應用前景都很廣。氧化鎵及鎵酸鋅,作為一種典型的氧化物半導體納米材料,已被廣泛研究,而且還可以作為很好的光催化劑,在污水處理方面發(fā)揮潛在的應用價值。但是目前已有的合成方法生產周期長,產品形貌不規(guī)則,團聚比較嚴重,分散性差,嚴重影響了其在光催化領域的應用性能和阻礙了其在市場的流行。因此,本文主要從制備方法上著手,通過不斷完善和改進制備方案,尋求最佳的產物尺寸和形貌,來獲得性能更好的氧化鎵和鎵酸鋅材料。本文的研究重點為氧化鎵和鎵酸鋅,通過了解其內部結構和外部形貌,控制其制備過程中的各種影響因素,來推測其生長歷程,以期利用更簡便的制備途徑來獲得光催化降解性能更好的材料。本論文的研究內容如下:(1)選用前驅體熱分解法成功得到了表面為孔狀結構的氧化鎵(Ga_2O_3)微晶。運用多種測試手段對所得顆粒的物相、形貌和性能進行了綜合探討,結論為:所得Ga_2O_3屬單斜晶系,結構為較為均一的長方塊體,其表面分布著尺寸大約為30 nm的孔洞。所得Ga_2O_3長方體帶隙能值僅為4.13 eV,與理論數據相比,縮小了0.77 eV。可能是受Ga_2O_3制備過程中的高溫高壓環(huán)境的影響,使得其結晶度、形貌、氧空位數不同,雜質能級交疊于價帶,進而導致Ga_2O_3帶隙縮小。除此之外,所得Ga_2O_3還對剛果紅溶液光催化效果較好,可接近90%。原因可能是Ga_2O_3催化產生的高活性物質與剛果紅分子進行反應,破壞了其共軛體系和C-N鍵。(2)以硝酸鎵(Ga(NO_3)_3)為鎵源,油酸(C_(18)H_(34)O_2)、無水乙醇(CH_3CH_2OH)和蒸餾水作為混合溶劑,采取溶劑熱法成功的得到納米Ga_2O_3小球。實驗表明,Ga_2O_3小球的最佳制備條件是油酸5 mL,水/乙醇體積比為1:4,反應溫度為150℃,反應時間8 h。油酸對Ga_2O_3晶粒在可控生長和形貌等方面具有重要的作用,進而,提出了Ga_2O_3小球的可能形成機理。對Ga_2O_3進行光催化和電化學阻抗測試,測試結果顯示,其對臧紅T有較好的光催化效果,原因在于Ga_2O_3有較高的電荷分離速率。(3)以Ga_2O_3為基底材料,碳酸鋅(ZnCO_3)為鋅源,通過水熱法成功地制備出形貌規(guī)整的鎵酸鋅(ZnGa_2O_4)棒狀微晶。所得棒狀微晶長徑大致為300 nm。此外,研究了Zn~(2+)/Ga~(3+)的比值,反應溫度和p H值對產物形貌的影響。其中,p H值對鎵酸鋅(ZnGa_2O_4)的形成起主要的作用。并發(fā)現光照30 min,就可使剛果紅、甲基橙的降解率分別為90%和83%。(4)在較低溫度下,以氧化鋅(ZnO),氯化鎵(GaCl_3)和氯化鈷(CoCl_2·6H_2O)為原料,成功制備出了ZnGa_2O_4以及Co摻雜鎵酸鋅(Zn_(1-x)Co_x Ga_2O_4)。通過多種手段對產物進行表征,結果表明,Co可以影響材料的形貌,提高材料的性能,因為Co摻雜ZnGa_2O_4有利于電子空穴分離,使其有著比單體更加良好的光催化性能。且在制備過程中發(fā)現,影響ZnGa_2O_4納米方塊的形成的關鍵是表面活性劑CTAB,其在體系中起模板的作用,可以形成混合膠束。又因為不同晶面與CTAB作用的強弱有差異,導致一些晶面吸附了CTAB,生長被限制,而另一些裸露的晶面能快速生長,這個過程使納米材料的形貌徹底發(fā)生變化。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 何甜;岳可芬;陳三平;周春生;晏妮;;三個不同穿插的鋅配合物的合成、結構和熱動力學分析（英文）[J];物理化學學報;2016年06期

2 王玉萍;李玉國;耿樹吉;;溫度對氧化鎵納米材料形貌及結構性質的影響[J];微納電子技術;2016年01期

3 劉琪夢;苗雨杭;王夢穎;;催化劑的分類及應用[J];輕工科技;2015年04期

4 劉永峰;李玉國;王玉萍;;蒲公英狀氧化鎵納米線的制備與表征[J];山東科學;2014年06期

5 劉峰斌;景寶;;陽極氧化法制備TiO_2納米管陣列及其在光催化降解氣體中的應用[J];材料導報;2014年S2期

6 袁文輝;劉曉霞;李莉;;Co摻雜ZnGa_2O_4的制備及其光催化性能[J];功能材料;2014年19期

7 柯文明;李晨輝;胡加佳;;沉淀法制備超高致密度GZO陶瓷靶材用納米氧化鎵[J];中國陶瓷;2014年10期

8 殷巧巧;喬儒;童國秀;;離子摻雜氧化鋅光催化納米功能材料的制備及其應用[J];化學進展;2014年10期

9 劉霞;李彥周;甘強;馮長根;;H_3PW_(12)O_(40)/MCM-48的制備及其光催化降解農藥(英文)[J];光譜學與光譜分析;2014年08期

10 卞書娟;吳宏慶;江旭恒;龍亞峰;陳勇;;復合介孔二氧化硅膜的制備及應用[J];化學進展;2014年08期

相關會議論文 前2條

1 孫晶明;何觀偉;;過渡金屬磷化物加氫催化劑的研究進展[A];第七屆全國工業(yè)催化技術及應用年會論文集[C];2010年

2 李越湘;呂功煊;李樹本;;半導體光催化分解水進展[A];2000'全國光催化學術會議論文集[C];2000年

相關博士學位論文 前4條

1 向超;Ga、In和稀土離子摻雜鋁酸鋅基的光電及吸附性能研究[D];昆明理工大學;2015年

2 馮博;ZnSe納米材料的制備及光學、光催化性能研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

3 全玉;基于水熱合成納米氧化鎵及鎵酸鋅的形貌與性能研究[D];中南大學;2010年

4 匡勤;金屬氧化物（ZnO、SnO_2）半導體納米材料的制備、表征及其應用[D];廈門大學;2008年

相關碩士學位論文 前10條

1 蔣紫楠;聚已二酸乙二醇酯和氧化石墨烯二元及三元復合體系的制備、結構與性能研究[D];北京化工大學;2014年

2 袁宇峰;微波水熱法合成鎵酸鋅納米光催化劑及其性能研究[D];北京化工大學;2014年

3 陳軍軍;異丙醇鋁的水解過程及其水熱產物的煅燒過程分析[D];大連交通大學;2014年

4 李偉;光催化劑TiO_2的結構與特性：第一性原理模擬研究[D];寧波大學;2014年

5 許紅梅;陽離子染料的光催化降解研究[D];蘇州大學;2014年

6 梅友賢;錳酸鹽多鐵材料的水熱合成及性能表征[D];華南理工大學;2013年

7 王真真;氧化鋅多級微納米結構的構建及其光催化性能研究[D];河南師范大學;2013年

8 陳國棟;ZnGa_2O_4納米晶的制備、表征及其光催化行為研究[D];大連理工大學;2012年

9 周海霞;鎂銅鋅鐵氧體的制備、結構和性能的研究[D];天津大學;2012年

10 曹璐;納/微米半導體氧化物（氧化鋅和三氧化二鎵）的制備及其特性分析[D];遼寧師范大學;2009年

，

本文編號：1472242