本文關(guān)鍵詞： 錫氧化物 光催化 拉曼 三明治結(jié)構(gòu)　出處：《揚州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口數(shù)量的不斷增加,環(huán)境污染問題更加嚴(yán)重,解決環(huán)境污染問題受到人們的高度重視。SnO2是一種N型半導(dǎo)體,室溫下禁帶寬度大約是3.5eV,表現(xiàn)出良好的化學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能,這些優(yōu)勢使得SnO2在諸如光催化劑、氣敏器件、鋰離子電池電極材料、染料敏感電池、超級電容器、透明導(dǎo)電薄膜以及其他光電器件方面具有巨大的應(yīng)用價值。同時,石墨烯是由C原子組成的正六邊形構(gòu)成的單層C原子層,也由于其優(yōu)秀的電學(xué)和光學(xué)性能使得其在諸如光電探測器、光學(xué)調(diào)節(jié)器件、超快激光器等光電器件方面擁有著巨大的潛在應(yīng)用價值。眾所周知,納米材料的粒子尺寸、形貌、生長方向和結(jié)晶度對納米材料以及由此材料設(shè)計而成的器件的光學(xué)和電學(xué)性能具有相當(dāng)大的影響,因此,在諸如SnO2和石墨烯的零維量子點、納米帶、納米棒、納米片、層狀結(jié)構(gòu)等各種尺寸和形貌的設(shè)計和制備方面,已經(jīng)得到了廣泛的研究。在本文中,我們主要研究了花狀氧化錫異質(zhì)結(jié)構(gòu)對R6G的光催化性能以及其光學(xué)性能,并且研究了三明治結(jié)構(gòu)氧化石墨烯與Ag納米顆粒的復(fù)合結(jié)構(gòu)對于四氯聯(lián)苯的SERS性能。具體內(nèi)容如下：通過水熱法在180℃,18小時水熱條件下一步合成空心花狀納米結(jié)構(gòu)SnO和Sn3O4 Ⅱ型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。然后分別在300℃、400℃、500℃、600℃、700℃溫度下退火研究其相變以及光催化性能。研究表明,在退火溫度升高時,SnO逐漸轉(zhuǎn)化為Sn3O4,并且在退火溫度升至500℃時,SnO和Sn3O4 Ⅱ型異質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為Sn3O4和SnO2的I型異質(zhì)結(jié)構(gòu),在退火溫度升至700℃時,所得樣品主要由SnO2構(gòu)成。進一步對所得樣品和AmoP25的光催化性能進行比較和研究發(fā)現(xiàn)SnO和Sn3O4 Ⅱ型異質(zhì)結(jié)構(gòu)的樣品的光催化性能最好,光催化效率是2.3×10-3min-1。這是由于Ⅱ型異質(zhì)結(jié)構(gòu)SnO/Sn3O4對電子和空穴具有很強的分離能力。在第一個工作的基礎(chǔ)上,研究了合成的樣品和經(jīng)過400℃、600℃和700℃退火處理樣品的光學(xué)性能,并對錫氧化物的結(jié)構(gòu)相變進行了仔細討論。研究表明,原位合成的樣品主要由SnO和Sn3O4構(gòu)成,并且含有微量的SnO2。隨著退火溫度的升高,樣品主要成份轉(zhuǎn)化為Sn3O4和SnO2。拉曼測試譜進一步表明,SnO (Sn3O4)大約在420℃轉(zhuǎn)化為SnO2,帶邊吸收譜表明SnO、Sn3O4和SnO2的帶邊大概是2.8eV、2.1～2.3eV,3.4～3.6eV, PL譜表明所有的樣品都有420nm、450nm、470nm、495nm和530nm的發(fā)光峰,經(jīng)過700℃退火的樣品在377.5nm和399nm處有發(fā)光峰。由于大的比表面積和可見光范圍內(nèi)加強的發(fā)光峰,合成的花狀錫氧化物可在鋰離子電池和光催化劑領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用價值。本論文的另一部分工作是采用液相激光燒蝕技術(shù)結(jié)合自組裝技術(shù),制備出氧化石墨烯和Ag納米粒子復(fù)合的三明治結(jié)構(gòu)納米材料。首先在攪拌中的氧化石墨烯膠體溶液中懸置Ag靶,然后用激光燒蝕Ag靶,Ag納米粒子瞬間生長在氧化石墨烯片,形成Ag納米粒子/氧化石墨烯復(fù)合材料的膠體溶液。其次將得到的膠體溶液置于燒杯中,于80℃油浴中加熱,在玻璃燒杯液面處即可得到一層膜狀產(chǎn)物,即Ag納米粒子/氧化石墨烯復(fù)合材料的三明治結(jié)構(gòu)薄膜。在表面增強拉曼散射應(yīng)用方面,此薄膜聯(lián)合了銀納米顆粒的物理增強(同一層及多層間銀納米顆粒的耦合)和石墨烯材料的化學(xué)增強作用,對R6G標(biāo)準(zhǔn)分子的探測極限可達10-14mol/L,顯示出巨大的增強能力,同時具有良好的信號均勻性和重復(fù)性。此外,該結(jié)構(gòu)薄膜能阻止銀納米顆粒的氧化,并且石墨烯能有效捕獲芳香族有機分子(大Л鍵相互作用),對諸如多氯聯(lián)苯等常見生活中有毒物質(zhì)的檢測方面有著巨大的應(yīng)用價值。該工藝具有普適性,可用于制備其它石墨烯基復(fù)合材料的三明治結(jié)構(gòu)薄膜。
[Abstract]:In recent years, with the increase of the rapid development of economy and population, the problem of environmental pollution is more serious, solve the problem of environmental pollution by people attach great importance to.SnO2 is a N type semiconductor band gap at room temperature is about 3.5eV, showing good chemical, electrical and optical properties, due to their advantages such as SnO2 photocatalysts, gas sensors, lithium ion battery electrode materials, dye sensitive battery, super capacitor, and has great application value of transparent conductive films and other optoelectronic devices. At the same time, graphene is a single atomic layer of hexagonal C composed of C atoms form, but also because of its excellent optical and electrical properties in the such as photoelectric detector, optical adjustment device, ultrafast lasers and other optoelectronic devices have great potential application value. As everyone knows, nano particle size and morphology, The optical and electrical properties of the device growth direction and the crystallinity of nano materials and the materials designed with considerable influence, therefore, in the zero dimensional quantum dots, such as SnO2 and graphene nanoribbons, nanorods, nanosheets, layered structure of various sizes and shape design and preparation. Has been widely studied. In this paper, we mainly study the photocatalytic properties of flower like tin oxide heterostructures of R6G and its optical properties, composite structure and the study of the sandwich structure of graphene oxide and Ag nanoparticles on the performance of the SERS four PCBs. The specific contents are as follows: by hydrothermal method 180 degrees, 18 hours under hydrothermal conditions of one-step synthesis of hollow flower like SnO nanostructures and Sn3O4 type II heterostructures. Then in 300 C, 400 C, 500 C, 600 C, to study its phase transition and photocatalytic annealing at a temperature of 700 DEG C Can. The research results show that the annealing temperature increases, SnO gradually transformed into Sn3O4, and the annealing temperature to 500 DEG C, SnO and Sn3O4 type II heterostructures into type I heterostructure Sn3O4 and SnO2, in the annealing temperature to 700 DEG C, the sample is mainly composed of SnO2. Further photocatalytic the performance of the sample and AmoP25 were compared and found that photocatalytic performance of SnO and Sn3O4 type II heterostructure samples the best photocatalytic efficiency is 2.3 * 10-3min-1. which is due to type II heterostructure SnO/Sn3O4 has strong separation ability of electron and hole. Based on the first work, synthesis the samples and after 400 DEG, 600 DEG C and the optical properties of annealing treatment at 700 DEG C of the sample, and the tin oxide structure phase transition was discussed carefully. The results show that the in situ synthesized sample is mainly composed of SnO and Sn3O4, and containing a micro The amount of SnO2. with the increase of annealing temperature, sample ingredients into Sn3O4 and SnO2. Raman spectrum test further showed that SnO (Sn3O4) at about 420 DEG C into SnO2, the band edge absorption spectrum showed that SnO, Sn3O4 and SnO2 of the band edge is about 2.8eV, 2.1 ~ 2.3eV, 3.4 ~ 3.6eV, PL spectra showed that all the the samples are 420nm, 450nm, 470nm, 495nm and 530nm emission peak, after annealing at 700 DEG C in the sample of 377.5nm and 399nm at the peak. Due to the large surface area and visible range enhanced emission peaks, flower tin oxide synthesis has great application value in lithium ion battery and the light catalyst field. Another part of this work is the use of liquid laser ablation technology combining the self-assembly technique, preparation of nanometer material composite sandwich structure of graphene oxide and Ag nanoparticles. The first graphene oxide colloid solution while stirring in Mount Ag target, and then use the laser ablation of Ag target, Ag nanoparticles instantaneous growth in graphene oxide films, the formation of colloidal solution of Ag nanoparticles / graphene oxide composite materials. Second placed beaker colloidal solution obtained in 80 DEG C in the heating oil bath, a layer of film products in a glass beaker surface then, the Ag nanoparticles / graphene oxide composite sandwich structure in the film. The surface enhanced Raman scattering application, this film combined with physical silver nanoparticles (enhanced coupling with one layer and multi-layer between silver nanoparticles and graphene) enhancement of material chemistry, the detection limit can reach 10-14mol/L to R6G marker the display ability is huge, and has a good signal uniformity and repeatability. In addition, the structure of the film can prevent the oxidation of silver nanoparticles, and graphene can effectively capture some aromatic Machine (large molecules successfully bonded interactions), has great application value for the detection of toxic substances such as PCBs and other common life. This process has universality, can be used for the preparation of other sandwich structured films of graphene based composites.

【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

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