目前,TiO2、SnO2和ZnO等金屬氧化物被廣泛用作光催化劑。其中,ZnO是一種很有吸引力的寬帶隙(3.37eV)半導(dǎo)體光催化劑,其高激子結(jié)合能(60meV)使其在室溫下具有高效的激子發(fā)射。此外,使用ZnO作為光催化劑還具有成本低,無毒,吸收光量子多等優(yōu)點。然而,由于光生載流子的快速復(fù)合抑制了 ZnO的光催化效率,因此,可通過抑制電子空穴對的重新組合提高其光催化性能,而將不同元素?fù)街罿nO光催化劑中是實現(xiàn)這一途徑的有效方法。為了克服傳統(tǒng)粉末光催化劑的易分散和難回收等問題,可使用薄膜光催化劑。聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)在可見光范圍內(nèi)有很高的透過率,是一種良好的襯底材料。以石墨烯或氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)涂覆的PET(GPET或PET-ITO)將PET和石墨烯或ITO的優(yōu)異性能相結(jié)合,為ZnO的生長提供了更優(yōu)異的柔性生長基底。本文以GPET或PET-ITO為生長基底,采用簡單、綠色的水熱法合成了摻雜ZnO/GPET 及 ZnO/PET-ITO 復(fù)合材料,通過 X-ray Diffraction(XRD)...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 ZnO納米材料的概述
        1.2.1 ZnO納米材料的晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.2 ZnO納米材料的基本性質(zhì)
    1.3 ZnO納米材料的制備方法
        1.3.1 磁控濺射法
        1.3.2 溶膠凝膠法
        1.3.3 原子層沉積法
        1.3.4 噴霧熱解法
        1.3.5 電化學(xué)沉積法
        1.3.6 噴墨打印法
        1.3.7 水熱法
    1.4 ZnO納米材料的應(yīng)用
        1.4.1 太陽能電池
        1.4.2 超級電容器
        1.4.3 柔性壓電納米發(fā)電機
        1.4.4 探測器
        1.4.5 傳感器
        1.4.6 光電二極管
        1.4.7 光催化劑
    1.5 光催化技術(shù)的簡述
    1.6 ZnO在光催化領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.7 本課題的選題意義及主要研究內(nèi)容
第2章 ZnO薄膜的水熱制備與表征方法
    2.1 技術(shù)路線
    2.2 實驗原料及主要設(shè)備
        2.2.1 實驗所需原料
        2.2.2 實驗所需儀器及設(shè)備
    2.3 摻雜ZnO/柔性襯底復(fù)合結(jié)構(gòu)的實驗室制備
        2.3.1 GPET或PET-ITO柔性襯底上濺射ZnO籽晶層
        2.3.2 摻雜ZnO/柔性襯底復(fù)合結(jié)構(gòu)的水熱生長
    2.4 摻雜ZnO/柔性襯底復(fù)合結(jié)構(gòu)的表征與性能測試技術(shù)
        2.4.1 X-射線衍射(XRD)
        2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.3 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.4.4 光致發(fā)光光譜分析(PL)
    2.5 光催化測試原理和方法
        2.5.1 光催化測試原理
        2.5.2 光催化測試體系
第3章 基于不同襯底的B-ZnO薄膜的制備及光催化性能分析
    3.1 B摻雜ZnO薄膜的水熱制備
    3.2 襯底對B-ZnO薄膜微觀形貌的影響
    3.3 B-ZnO/GPET薄膜的表征及分析
        3.3.1 表面形貌分析
        3.3.2 晶體結(jié)構(gòu)分析
        3.3.3 生長機制分析
        3.3.4 表面成分和元素價態(tài)分析
    3.4 B-ZnO薄膜的光催化性能
        3.4.1 基于不同基底生長的B-ZnO對MB的光催化活性
        3.4.2 B摻雜對B-ZnO光催化活性的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 不同金屬摻雜ZnO/GPET薄膜的制備及光催化性能研究
    4.1 不同金屬摻雜ZnO/GPET納米薄膜的實驗室制備
    4.2 不同金屬摻雜ZnO/GPET納米薄膜的基礎(chǔ)表征
        4.2.1 GPET基底上生長不同金屬摻雜的ZnO薄膜的形貌分析
        4.2.2 PET-ITO基底上生長不同金屬摻雜的ZnO薄膜的形貌分析
        4.2.3 GPET基底上生長不同金屬摻雜的ZnO薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析
        4.2.4 Fe、Ni和Cu單摻雜ZnO/GPET納米薄膜的表面成分和元素價態(tài)分析
    4.3 不同金屬摻雜對ZnO/ GPET薄膜性能的影響
        4.3.1 光致發(fā)光研究
        4.3.2 光催化性能研究
    4.4 M-ZnO/GPET納米薄膜的光降解機理研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 Cu-ZnO/GPET薄膜的制備及光催化性能研究
    5.1 Cu-ZnO/GPET薄膜的水熱制備
    5.2 Cu-ZnO/GPET薄膜的微觀形貌分析
    5.3 Cu-ZnO/GPET薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析
    5.4 Cu-ZnO/GPET薄膜光催化特性的影響
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3828446