【摘要】：隨著能源短缺和環(huán)境污染加劇,兩者嚴(yán)重地制約著人類社會的可持續(xù)發(fā)展,如何有效地解決這兩大難題是目前人類面臨的重要挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體納米復(fù)合材料光催化技術(shù)就是在這樣的背景下,備受大家的廣泛關(guān)注。由于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體納米材料以TiO2、ZnO為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料對可見光利用效率低、光生載流子遷移效率低、電子空穴對易復(fù)合等限制了實(shí)際應(yīng)用。近年來,已有大量關(guān)于改性傳統(tǒng)半導(dǎo)體光催化劑提高光催化的活性的報(bào)道,雖然取得了一定的進(jìn)展,但仍有許多復(fù)合材料的催化性能差、重復(fù)穩(wěn)定低、形貌結(jié)構(gòu)和催化性能關(guān)系沒有深入討論研究。基于此,本文重點(diǎn)研究了以下幾個(gè)方面:1.在高度親水的云母上構(gòu)建特了特殊的Cu(NO3)2薄層溶液,快速蒸發(fā)薄層溶液。通過控制蒸發(fā)時(shí)間獲得過飽和度的薄層溶液,在可控的過飽和水平下調(diào)節(jié)成核模式實(shí)現(xiàn)對形貌的可控性選擇。低過飽和度薄層溶液有利于固-液界面處的異相成核,傾向于生成硝酸銅納米片;高過飽和度的薄層溶液可以在體相溶液中均相成核,傾向生成產(chǎn)生花狀分層的硝酸銅納米微球。硝酸銅前驅(qū)體納米晶證實(shí)是Cu(NO3)2·2.5H2O,納米晶熱處理后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成分層多孔的CuO納米微結(jié)構(gòu)后依舊保持原來的形貌。2.在合成的云母基底支撐的CuO半導(dǎo)體納米材料基礎(chǔ)上,通過不用任何添加劑的光化學(xué)法把Ag納米小顆粒成功地負(fù)載到CuO上制備了Ag/CuO異質(zhì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米復(fù)合材料。同時(shí)評估了兩種不同半導(dǎo)體催化劑的光催化活性,在可見光下,通過降解MB溶液來評估CuO和Ag/CuO光催化劑的性能,結(jié)果表明復(fù)合的Ag/CuO光催化劑活性遠(yuǎn)高于單一的CuO活性,同時(shí)解釋了兩種不同半導(dǎo)體催化劑可見光下降解有機(jī)染料MB的機(jī)理。3.通過一種簡單水熱法把商業(yè)的ZnO固定在潔凈的硅片上,獲得了兩種不同形貌的ZnO基底。在此基礎(chǔ)上用光化學(xué)法,制備了不同形貌的Ag2O/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米復(fù)合材料。經(jīng)過一系列表征和測試驗(yàn)證合成的樣品的組分和結(jié)構(gòu),并研究了基底對Ag2O納米棒形貌的影響。進(jìn)一步對制備的樣品進(jìn)行光催化性能評估測試,在紫外光和可見光下Ag2O/ZnO復(fù)合光催化劑降解有機(jī)污染物MB溶液的效率明顯高于單一的ZnO催化劑,且復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單一的催化劑,提升了光催化劑的響應(yīng)范圍。4.通過AgNO_3溶液中不同百分含量的乙醇來選擇性合成不同的銀基半導(dǎo)體納米復(fù)合材料。利用光化學(xué)法,控制不同百分含量的乙醇(空穴消除劑)選擇性的合成了Ag/ZnO、Ag2O/ZnO和Ag/Ag2O/ZnO銀基半導(dǎo)體納米復(fù)合材料,制備的不同半導(dǎo)體納米復(fù)合材料進(jìn)行了SEM、TEM、XRD、DRS和BET表征等,探究了不同異質(zhì)結(jié)構(gòu)之間形成的過程和機(jī)理。進(jìn)一步比較了三種不同的復(fù)合催化劑在可見光下的催化活性大小,并分別提出了不同的復(fù)合催化劑可見光降解過程中涉及的可能機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在可見光下選擇性制備的不同銀基半導(dǎo)體復(fù)合催化劑的光催化活性的大小依次為:Ag/Ag2O/ZnOAg2O/ZnOAg/ZnO。
【圖文】：

禁帶寬度能量時(shí)，，半導(dǎo)體才能對光響應(yīng)。具體的公式關(guān)系：2πhc/λ≥Eg朗克常數(shù)，c 為光速，λ 為入射光波長，Eg為半導(dǎo)體帶隙寬度。第二部收特定波長光后將發(fā)生電子躍遷現(xiàn)象，光致激發(fā)生成電子-空穴對，即（e-）被激發(fā)到導(dǎo)帶上剩下強(qiáng)氧化性的空穴（h+）進(jìn)而形成了強(qiáng)反應(yīng)活-空穴對。第三部分，電子和空穴對遷移至半導(dǎo)體材料的表面和水或半物質(zhì)發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)光催化分解水制氫產(chǎn)氧、有催化降解、重金屬離子的還原等�；磻�(yīng)的基本原理簡單的來講就是一些半導(dǎo)體材料[11-18]（TiO2、ZnO、SuO、CdS、MoS2、Ag3PO4等）在可見或紫外光的照射下，發(fā)生一系列應(yīng)及所生成的一些其它中間產(chǎn)物并最終將目標(biāo)物進(jìn)行催化降解的過程。體光催化劑 TiO2為例，光催化過程所涉及的反應(yīng)過程可以用下列反應(yīng)

HO2+ HO2→ H2O2+ O2TiO2(e ) + H2O2→ OH●+ OHH2O2+ O2●→ OH●+ OH + O2Organic compound + OH●→ degradation productsOrganic compound + TiO2( ) → degradation productsOrganic compound + TiO2(e ) → degradation products體復(fù)合材料應(yīng)用解水1972 年日本的 Fujishima 和 Honda 教授首次發(fā)現(xiàn)了在 Pt 電極上負(fù)載水的研究以來[20]，如圖 1.2 所示，半導(dǎo)體光催化分解水在全世界范的關(guān)注，光分解水主要涉及到兩個(gè)半反應(yīng)[1]，即氫離子的還原產(chǎn)氫反應(yīng)的自由能和標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢公式如下。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;O644.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;納米復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化之路漫長[J];中國粉體工業(yè);2007年06期

2 ;印度提出納米復(fù)合材料制造新想法[J];中國粉體工業(yè);2013年05期

3 邵甄胰;蔣小松;張媚鹛;朱德貴;丁義超;王靜;;鑭對Cu/Ti_3SiC_2/C/MWCNTs/Graphene/La納米復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響（英文）[J];稀有金屬材料與工程;2018年08期

4 陳堅(jiān);徐暉;;石墨烯及其納米復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2017年09期

5 ;《可生物降解聚合物及其納米復(fù)合材料》簡介[J];中國塑料;2017年08期

6 張迪;;納米復(fù)合材料的性能[J];科技展望;2016年28期

7 Amin AZIMI;Ali SHOKUHFAR;Omid NEJADSEYFI;Hamid FALLAHDOOST;Saeid SALEHI;;Taguchi統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法優(yōu)化Al 7068-TiC納米復(fù)合材料的凝固行為（英文）[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2015年08期

8 黃慶紅;孫強(qiáng);;納米復(fù)合材料研究回顧與展望(下)[J];新材料產(chǎn)業(yè);2014年08期

9 曾秀妮;;聚合物/黏土納米復(fù)合材料技術(shù)及相關(guān)中國專利分析[J];塑料助劑;2013年03期

10 于海洋;姚超;左士祥;劉文杰;吳鳳芹;朱斌;;磷酸鋁/凹凸棒石納米復(fù)合材料的制備及表征[J];非金屬礦;2012年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張琪;江雷;程群峰;;氫鍵/離子鍵協(xié)同強(qiáng)韌石墨烯納米復(fù)合材料[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第三十六分會：納米材料合成與組裝[C];2016年

2 張中一;谷林;Joachim Maier;崔光磊;;一種新型鍺/碳納米管-納米復(fù)合材料用于儲鋰材料[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張忠;;多級次多尺度納米復(fù)合材料力學(xué)性能研究[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統(tǒng)與加工制備中的力學(xué)問題研討會摘要集[C];2010年

4 盧小泉;;基于納米復(fù)合材料的電化學(xué)生物傳感器[A];第六屆海峽兩岸分析化學(xué)會議摘要論文集[C];2010年

5 周天楠;陳楓;鄧華;張琴;傅強(qiáng);;氧化石墨烯的還原及殼聚糖納米復(fù)合材料的性能[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

6 方征平;宋平安;郭正虹;;聚丙烯/富勒烯納米復(fù)合材料的阻燃性能[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

7 譚海英;萬東;王露;王宇杰;劉楓;唐濤;;三臂星型聚苯乙烯/C_(60)納米復(fù)合材料的流變學(xué)行為[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

8 黃峗峗;胡成龍;陳旭東;章明秋;;石墨烯/聚N-異丙烯酰胺納米復(fù)合材料的制備[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第18分會場摘要集[C];2012年

9 趙瑤瑤;馬英新;李浩;汪樂余;;功能化納米復(fù)合材料對農(nóng)藥的特異性檢測[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第9分會場摘要集[C];2012年

10 林君;楊飄萍;程子泳;侯智堯;;多功能納米復(fù)合材料的制備及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 華凌;納米復(fù)合材料提升自充電池性能[N];中國化工報(bào);2014年

2 記者 張斐 通訊員 金偉;惠州將建金屬納米復(fù)合材料研究院[N];惠州日報(bào);2018年

3 畢文;納米復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化需長期培養(yǎng)[N];中國建材報(bào);2011年

4 錢伯章;納米復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化之路漫長[N];中國石化報(bào);2007年

5 李聞芝;納米復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化研討會將開[N];中國化工報(bào);2004年

6 李偉;汽車用上納米復(fù)合材料部件[N];中國化工報(bào);2004年

7 宋玉春;納米復(fù)合材料能否風(fēng)行？[N];中國石化報(bào);2005年

8 劉霞;高效存儲氫的納米復(fù)合材料研制成功[N];科技日報(bào);2011年

9 唐偉家 吳汾 李茂彥;尼龍納米復(fù)合材料的開發(fā)和市場[N];中國包裝報(bào);2008年

10 曲鍵;俄科學(xué)家合成出一種光控納米復(fù)合材料[N];科技日報(bào);2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 黃斌艷;磁性納米復(fù)合材料的制備及其對水中污染物的吸附機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2018年

2 毛龍;層狀粘土改性脂肪族聚酯納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)和性能研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2018年

3 陳壘;納米碳/環(huán)氧形狀記憶聚合物復(fù)合材料的制備及微波驅(qū)動性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 陳高汝;鉭鈮酸鉀/聚偏氟乙烯納米復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及介電性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

5 張賽;基于納米復(fù)合材料的三種小分子電化學(xué)傳感研究[D];西北大學(xué);2018年

6 張延揚(yáng);基于納米復(fù)合材料的污水深度除磷與磷回收的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];南京大學(xué);2016年

7 姚慶峰;水滑石—碳基量子點(diǎn)納米復(fù)合材料的制備及其吸附和催化性能研究[D];北京化工大學(xué);2018年

8 惠妮;基于新型導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料電化學(xué)傳感器的制備及應(yīng)用[D];青島科技大學(xué);2017年

9 何苗;殼聚糖修飾銀、銅及二氧化鈦納米復(fù)合材料的制備、表征及抗菌性能研究[D];福州大學(xué);2015年

10 李月云;貴金屬納米復(fù)合材料電化學(xué)免疫傳感器研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張恒;聚乳酸/碳化硅納米復(fù)合材料的制備及性能表征[D];吉林化工學(xué)院;2018年

2 井明華;聚合離子液體石墨烯基納米復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];遼寧大學(xué);2013年

3 高鑫;沸石/聚乙烯納米復(fù)合材料的電導(dǎo)與陷阱特性研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

4 盧馨;NCC-g-ECH/EP納米復(fù)合材料的制備與性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

5 吳強(qiáng);深度混煉對SiO_2/LDPE納米復(fù)合材料分散性與直流電性能影響[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

6 趙賀;微—納米SiO_2/LDPE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形態(tài)與電擊穿性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

7 康秀芝;新型納米復(fù)合材料修飾電化學(xué)生物傳感器的制備及應(yīng)用[D];湖南師范大學(xué);2018年

8 潘宇;MMT/SiO_2/EP微—納米復(fù)合材料介電性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

9 李志華;自旋轉(zhuǎn)換配位聚合物納米復(fù)合材料的制備與性能調(diào)控[D];江南大學(xué);2018年

10 馮峰;半導(dǎo)體納米復(fù)合材料的制備及光催化性能研究[D];蘇州大學(xué);2018年

本文編號：2656853