本文選題：ZnO + 納米材料��； 參考：《西北工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：半導(dǎo)體納米材料在光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和機械學(xué)方面所具有的獨特性能和潛在的應(yīng)用價值,已經(jīng)成為全世界納米材料研究領(lǐng)域的熱點。為了發(fā)掘納米材料的新的奇特物理化學(xué)特性及找到其合適的應(yīng)用領(lǐng)域,國內(nèi)外研究人員一直在進行艱苦不懈的探索。目前制備納米材料的方法很多,各具優(yōu)勢,但也存在一定的缺陷,獲得尺寸可控和粒度均勻的具有新奇形貌的納米材料仍然存在一些困難�；诩{米ZnO在光催化、太陽能電池、傳感納米發(fā)電、室溫紫外發(fā)光等方面具有潛在的應(yīng)用價值。因此,本文以具有優(yōu)異物化性能的納米ZnO為研究對象,系統(tǒng)地開展了特殊形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)的低溫合成和表征工作,在此基礎(chǔ)上,進一步考察了納米ZnO結(jié)構(gòu)、形貌以及摻雜和其光催化性能的關(guān)系。首先,以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為添加劑,乙酸鋅(Zn(AC)_2)和氫氧化鈉(NaOH)為原料,采用簡單的微波水熱法制備了花狀ZnO微結(jié)構(gòu)。實驗證明,無CTAB參與微波水熱反應(yīng)時,獲得針狀ZnO微結(jié)構(gòu);當(dāng)CTAB的摩爾濃度為0.2 M時,合成產(chǎn)物呈現(xiàn)花狀微結(jié)構(gòu),此時CTAB在水溶液以球狀膠束作為軟模板;而當(dāng)CTAB的摩爾濃度增加到0.5 M時,由于此時CTAB在水溶液以針狀膠束作為軟模板,最終獲得針狀ZnO微結(jié)構(gòu)。當(dāng)CTAB的摩爾濃度為0.2 M時,所合成花狀ZnO微結(jié)構(gòu)具有良好的紫外光催化降解甲基橙溶液的性能。其次,采用電紡絲法,以乙醇為溶劑,聚乙烯吡咯烷酮為絡(luò)合劑,乙酸鋅和乙酸鈷為原料制備了Co摻雜ZnO納米纖維。合成的Co摻雜ZnO納米纖維均勻性較好,直徑分布范圍較窄,約為100 nm。Co摻雜ZnO納米纖維僅僅出現(xiàn)了一個位于380 nm附近的紫外發(fā)光峰。與未摻雜ZnO納米纖維相比,Co原子摻雜使得樣品的紫外發(fā)光峰出現(xiàn)了紅移現(xiàn)象,這表明了產(chǎn)物的禁帶寬度在減小。在紫外光的照射下,與未摻雜ZnO納米纖維的光催化性能相比,Co摻雜ZnO納米纖維對甲基橙溶液具有更好的光催化活性,當(dāng)紫外光照射80 min時,Co摻雜ZnO納米纖維的光催化降解率可達93%。再次,采用超聲化學(xué)法,僅僅以乙酸鋅與氫氧化鉀為反應(yīng)物,在室溫下合成了花狀ZnO納米結(jié)構(gòu)。研究不同超聲時間所合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌,探討了花狀ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長機制。在超聲化學(xué)反應(yīng)初期,晶體生長涉及由Zn(OH)_2到ZnO直接固-固相的轉(zhuǎn)變過程。一旦花狀結(jié)構(gòu)的分枝穿過Zn(OH)_2晶體表面,晶體生長則遵守溶解再沉淀生長機制。花狀ZnO納米結(jié)構(gòu)對亞甲基藍(lán)具有優(yōu)異的催化活性,在紫外光照射120 min時,亞甲基藍(lán)(MB)被降解94%以上。最后,利用簡單的低溫水熱方法,以乙酸鋅(Zn(AC)_2)和氫氧化鈉(NaOH)為主要原料,通過改變反應(yīng)參數(shù)對產(chǎn)物形貌進行調(diào)控,合成了不同形貌的ZnO納米粉體。研究表明OH-濃度、礦化劑、鋅鹽、不同表面活性劑等參數(shù)對ZnO納米粉體形貌和結(jié)構(gòu)有著重要的影響。不同OH-濃度時所合成的ZnO納米粉體具有不同的形貌和結(jié)構(gòu),當(dāng)OH-濃度為0.16mol/L時,所合成的產(chǎn)物呈現(xiàn)為ZnO柱狀結(jié)構(gòu);而其他三種濃度所合成的產(chǎn)物則呈現(xiàn)為納米晶或者納米片的聚集體。采用不同礦化劑所合成產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)存在很大差異,當(dāng)采用KOH時所獲得產(chǎn)物呈現(xiàn)為納米片所組成的花狀結(jié)構(gòu)。然而不同鋅鹽所合成的產(chǎn)物的形貌差別不是很大,幾乎都為ZnO納米片所組成的聚集體。不同條件下合成的ZnO納米粉體的PL光譜的強度不同,ZnO納米結(jié)構(gòu)的PL光譜強度主要受納米粉體的結(jié)構(gòu)和比表面積的影響;在紫外光的照射下,ZnO納米結(jié)構(gòu)具有較好的降解甲基橙(MO)溶液的光催化性能,ZnO納米結(jié)構(gòu)的比表面積越大,其光催化性能越好。
[Abstract]:In order to find out the new and unique physical and chemical properties of nano - ZnO and find its suitable field of application . The structure and morphology of ZnO nano - powders synthesized from Zn ( OH ) _ 2 to ZnO were studied by changing reaction parameters .

【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 井立強,蔡偉民,孫曉君,侯海鴿,徐自力,杜堯國;Pd/ZnO和Ag/ZnO復(fù)合納米粒子的制備、表征及光催化活性[J];催化學(xué)報;2002年04期

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本文編號：1808030