發(fā)布時間：2017-10-14 23:33

  本文關(guān)鍵詞：納米硫化鋅材料的制備、改性及其光催化性能的研究

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【摘要】：ZnS是一種重要的直接帶隙半導(dǎo)體材料,主要以閃鋅礦和纖鋅礦的形式存在,其中閃鋅礦的禁帶寬度為3.54 eV,纖鋅礦的禁帶寬度為3.71 eV。ZnS因其獨特的光電性能而成為研究的焦點。ZnS半導(dǎo)體材料在電致發(fā)光、光致發(fā)光、傳感器、光催化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。全球工業(yè)的迅速發(fā)展帶來的不僅僅是經(jīng)濟上的長足進步,更重要的是隨之而來的環(huán)境問題,環(huán)境污染的治理是現(xiàn)在的重點和難點問題,ZnS光催化降解治理環(huán)境污染成為納米半導(dǎo)體材料的研究熱點之一。目前已報道ZnS材料的制備方法主要有微乳液輔助合成法、固相法、磁控濺射法、高分子模板法、反向膠束法,水熱法。其中水熱法具有制備工藝簡單、制備晶�？烧{(diào)、結(jié)晶性好等優(yōu)點。本文采用簡單的低溫水熱法制備了ZnS納米顆粒,Ni~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)摻雜的ZnS納米顆粒,對其形成、形貌、光催化性能及機理做了深入研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)以Zn(NO_3)2·6H_2O和Na_2S·9H_2O為原料,采用低溫水熱法制備ZnS納米顆粒,為提高ZnS的光催化性能在ZnS中摻雜一定量的Ni~(2+),研究了Ni~(2+)摻雜對硫化鋅晶型、形貌和光催化性能的影響。通過改變Ni~(2+)的摻雜量,研究其對ZnS的光催化性能的影響。結(jié)果表明光催化性能隨著Ni~(2+)的摻雜量的增加先升高后降低,當(dāng)Ni~(2+)的摻雜量為10%時,ZnS的光催化效果最好。(2)向ZnS中分別摻雜了10%的Co~(2+)、Mn~(2+)過渡金屬離子,研究了過渡金屬離子摻雜對ZnS晶型、形貌和光催化性能的影響。實驗結(jié)果表明過渡金屬離子的摻雜沒有改變硫化鋅的晶型,但可降低硫化鋅的禁帶寬度,提高了其光催化性能。(3)以SC(NH_2)_2為硫源,通過水熱反應(yīng)法制備ZnS納米顆粒,探討了硫化鋅的形成機理。實驗結(jié)果表明,反應(yīng)開始生成ZnO,隨后硫元素代替氧元素進入Zn O中生成ZnS,以硫脲為硫源制備的硫化鋅結(jié)晶性較好,顆粒尺寸均一,大小10 nm左右,顆粒尺寸隨水熱時間的延長有所增加。光催化性能結(jié)果表明水熱8 h的硫化鋅具有最優(yōu)的光催化降解亞甲基藍(lán)的性能。
【關(guān)鍵詞】：硫化鋅 摻雜 光催化性能
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ132.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題意義10-11
• 1.2 光催化劑的研究進展11-15
• 1.2.1 非氧化鈦型氧化物光催化劑11-12
• 1.2.2 鉍系光催化劑12
• 1.2.3 鈷族光催化劑12
• 1.2.4 硫化物類光催化劑12-15
• 1.3 ZnS半導(dǎo)體光催化劑的缺陷15
• 1.4 ZnS材料的改性方法15-17
• 1.4.1 ZnS粒子的有序化15-16
• 1.4.2 ZnS粒子的摻雜16-17
• 1.5 ZnS半導(dǎo)體光催化機理17-19
• 1.6 本課題的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 實驗方法及過程20-26
• 2.1 實驗所需用的試劑與儀器20-21
• 2.2 水熱法制備樣品21-23
• 2.2.1 硫化鋅的制備21
• 2.2.2 Ni~(2+)的不同摻雜量的Ni-ZnS的制備21-22
• 2.2.3 Co~(2+)、Mn~(2+)摻雜的硫化鋅的制備22
• 2.2.4 將硫脲做硫源制備硫化鋅22-23
• 2.3 分析技術(shù)和表征方法23-24
• 2.3.1 X射線衍射分析23
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡分析23
• 2.3.3 透射電子顯微鏡分析23-24
• 2.3.4 紫外可見吸收光譜分析24
• 2.3.5 紫外可見漫反射分析24
• 2.4 光催化降解實驗24-26
• 第3章 Ni~(2+)摻雜ZnS納米顆粒的制備及其光催化性能的研究26-38
• 3.1 樣品的制備26-27
• 3.1.1 硫化鋅的制備26
• 3.1.2 Ni~(2+)摻雜的硫化鋅的制備26-27
• 3.2 樣品的表征27-32
• 3.2.1 X射線衍射分析27-29
• 3.2.2 樣品的形貌分析29-30
• 3.2.3 紫外-可見漫反射計算禁帶寬度30-32
• 3.3 Ni~(2+)的不同摻雜量的光催化性能的研究32-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 Mn~(2+)、Co~(2+)摻雜ZnS的制備及其光催化性能研究38-46
• 4.1 樣品的制備38
• 4.1.1 Mn~(2+)、Co~(2+)摻雜ZnS的制備38
• 4.2 樣品的表征分析38-43
• 4.2.1 X射線衍射分析38-39
• 4.2.2 樣品的形貌分析39-41
• 4.2.3 紫外-可見漫反射計算禁帶寬度41-43
• 4.3 Mn~(2+)、Co~(2+)摻雜ZnS的光催化性能的研究43-45
• 4.3.1 光催化性能的評價43-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 不同硫源的ZnS的制備及光催化性能的研究46-55
• 5.1 樣品制備46
• 5.1.1 以硫脲做硫源的ZnS的制備46
• 5.2 樣品的表征分析46-51
• 5.2.1 X射線衍射分析46-48
• 5.2.2 樣品的形貌分析48-49
• 5.2.3 紫外-可見漫反射光譜分析49-51
• 5.3 光催化性能的分析51-53
• 5.3.1 光催化性能評價52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果63-64
• 致謝64

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