本文選題：氧化物半導(dǎo)體 + 納米結(jié)構(gòu)��； 參考：《西安工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：金屬氧化物半導(dǎo)體納米材料具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),且形貌、結(jié)構(gòu)、成分、晶體生長(zhǎng)方向可控性強(qiáng),因此在催化、氣體傳感器、太陽(yáng)能電池等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。所以,設(shè)計(jì)出制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、環(huán)境友好型,且有高性能的環(huán)境催化材料和氣敏材料成為了研究的熱點(diǎn)。本論文主要以金屬氧化物半導(dǎo)體材料的微觀結(jié)構(gòu)和組分調(diào)控為出發(fā)點(diǎn),分別研究了單組分的二氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅和雙組分的氧化鋅/氧化錫異質(zhì)結(jié)納米材料的制備工藝;并探索了上述納米材料對(duì)有機(jī)污染物羅丹明B的光催化降解性能和對(duì)乙醇的氣體敏感特性;分析了光催化降解和氣敏特性的機(jī)理。本文的研究結(jié)果如下:(1)選擇葡萄糖為碳源,采用水熱法制備出納米碳球模板。在180℃,9 h水熱反應(yīng)條件下,隨著葡萄糖濃度增加,制備碳球的尺寸逐漸增大。當(dāng)濃度為0.5 mol/L時(shí),可以得到直徑約為394 nm的單分散、表面光滑的碳球,可以作為模板使用。將水熱反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至12 h,碳球團(tuán)聚較為嚴(yán)重。結(jié)果表明水熱反應(yīng)的時(shí)間和葡萄糖濃度,可以調(diào)控碳球的粒徑和分散性。(2)以納米碳球?yàn)槟０?鈦酸丁酯為鈦源,制備出高光催化性能的納米TiO2空心球。研究發(fā)現(xiàn),改變鈦酸丁酯的添加量可以得到不同殼層厚度的TiO2空心球。鈦酸丁酯量為1.0 m L時(shí),得到殼層厚度為25 nm的TiO2空心球,其光催化降解速率常數(shù)為0.1539 min-1;鈦酸丁酯為2.0 m L時(shí),殼層厚度增加到35 nm,光催化降解速率常數(shù)減小為0.0861 min-1。表明TiO2空心球殼層厚度的增加會(huì)導(dǎo)致光催化性能的降低。(3)使用濕化學(xué)方法(模板法和水熱法)實(shí)現(xiàn)了對(duì)α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)的控制,研究了其形貌對(duì)α-Fe2O3氣敏性能的影響。利用模板法得到直徑約為300 nm的α-Fe2O3空心球,在300℃下對(duì)100 ppm乙醇?xì)怏w的靈敏度為14.8,響應(yīng)與恢復(fù)時(shí)間為6 s/21 s;采用水熱法制備出α-Fe2O3紡錘體和顆粒,對(duì)乙醇的靈敏度分別為6.1和4.2,響應(yīng)與恢復(fù)時(shí)間分別為13 s/25 s和25 s/32 s;與α-Fe2O3紡錘體和顆粒相比,空心結(jié)構(gòu)的納米α-Fe2O3具有更高的氣敏性能。(4)采用模板法實(shí)現(xiàn)了對(duì)ZnO納米結(jié)構(gòu)形貌的調(diào)控,制備出ZnO納米空心球和納米棒。和納米棒相比,ZnO空心球殼有更加優(yōu)異的光催化降解能力。醋酸鋅為0.057 mol/L時(shí),產(chǎn)物主要是粒徑為30 nm的顆粒,在50 min時(shí),光催化降解效率為92.51%;醋酸鋅為0.171 mol/L時(shí),得到直徑為180 nm的ZnO空心球,在50 min時(shí)光催化降解效率為99.43%,降解速率常數(shù)為0.097 min-1,醋酸鋅的濃度增加到0.285 mol/L時(shí),得到ZnO產(chǎn)物為空心球殼和納米棒的混合物,在50 min時(shí)光催化降解效率為91.72%。結(jié)果表明改變醋酸鋅的量可以對(duì)產(chǎn)物的形貌進(jìn)行調(diào)控,其中空心結(jié)構(gòu)的納米ZnO具有更高的光催化性能。(5)采用模板法制備出具有優(yōu)異光催化性能和氣敏性能的ZnO-SnO2納米異質(zhì)結(jié)。當(dāng)碳球?yàn)?.2 g,醋酸鋅和四氯化錫濃度為0.057 mol/L、0.036 mol/L時(shí),得到直徑為180 nm的ZnO-SnO2空心球,單分散性好,組成球殼的顆粒尺寸小,約為7 nm,在300℃下對(duì)100 ppm乙醇的靈敏度為42.2,響應(yīng)與恢復(fù)時(shí)間為6 s/11 s。和ZnO材料相比,ZnO-SnO2納米異質(zhì)結(jié)對(duì)羅丹明B的光催化降解速率常數(shù)達(dá)到了0.125 min-1,因此,還表現(xiàn)出了較高的光催化活性。
[Abstract]:Metal oxide semiconductor nano - materials have unique physical and chemical properties , and have been widely used in many fields such as catalysis , gas sensor , solar cell , etc . The results are as follows : ( 1 ) The preparation process is simple , cost is low , environment - friendly , and high - performance environment - catalytic materials and gas - sensitive materials are used as templates . ( 3 ) The control of 偽 - Fe2O3 nano - structure was realized by using wet chemical method ( template method and hydrothermal method ) . ( 5 ) ZnO - SnO2 heterojunction with excellent photocatalytic performance and gas sensitivity was prepared by template method . When carbon sphere was 0.2 g , zinc acetate and tin tetrachloride were 0.057 mol / L and 0.036 mol / L , ZnO - SnO2 hollow spheres with a diameter of 180 nm were obtained .

【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN304.21;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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2 白愛(ài)英;;Preparation and Enhanced Daylight-Induced Photo-Catalytic Activity of Transparent C-Doped TiO_2 Thin Films[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2010年05期

3 伍媛婷;王秀峰;李二元;李清春;;納米氧化鐵粉體的溶膠-凝膠法制備[J];壓電與聲光;2010年05期

4 冷小威;劉敬肖;史非;王振宇;李雨s，

本文編號(hào)：1802046