光催化技術(shù)作為一種可持續(xù)的綠色技術(shù),因其在能源再生和環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而受到極大的關(guān)注,特別是半導(dǎo)體在光催化降解水體中有機(jī)污染物方面的應(yīng)用。光催化的效率主要受到催化劑對(duì)光的響應(yīng)范圍、光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合效率以及光催化劑中可能存在的化學(xué)反應(yīng)位點(diǎn)等方面的影響。納米復(fù)合光催化劑由于能夠改善純組分光催化劑的帶隙位置和結(jié)構(gòu)性能,因此具有比純組分光催化劑更優(yōu)異的光催化效率,其中氧化鋅納米復(fù)合材料作為一種高效、多功能的能量轉(zhuǎn)換和光化學(xué)反應(yīng)材料有著巨大的應(yīng)用潛力。本論文針對(duì)光催化劑的一些弊端,合成了一種具有較高吸附能力的3D花狀ZnO納米材料,并通過使用Ag和Cu₂O來修飾改性ZnO表面,從而得到納米復(fù)合材料,來拓寬ZnO的光響應(yīng)范圍,提高電子-空穴對(duì)的分離效率,以增強(qiáng)其光催化效率;并且探究了ZnO復(fù)合材料的光催化性能和催化機(jī)理。具體的研究內(nèi)容包括如下幾點(diǎn):1)以沉淀法合成了具有高分散性的納米球的直徑約為1600 nm的3D花狀ZnO材料,然后分別利用光還原法和化學(xué)還原法將Ag和Cu₂O負(fù)載到ZnO上,得到一系列ZnO的納米復(fù)合材料,最后將所制備的催...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 半導(dǎo)體光催化的概述
        1.2.1 半導(dǎo)體光催化的原理
        1.2.2 半導(dǎo)體光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)
        1.2.3 半導(dǎo)體光催化劑的界面性質(zhì)
        1.2.4 半導(dǎo)體光催化劑的光腐蝕
        1.2.5 納米半導(dǎo)體材料的表征方法
        1.2.6 納米半導(dǎo)體材料的應(yīng)用
    1.3 ZnO光催化劑概述
        1.3.1 ZnO的基本性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)
        1.3.2 ZnO的制備方法
        1.3.3 ZnO的光催化反應(yīng)
        1.3.4 ZnO納米晶體的結(jié)構(gòu)
    1.4 納米半導(dǎo)體復(fù)合材料的制備方法
        1.4.1 沉淀法
        1.4.2 原位自組裝法
        1.4.3 水熱法
        1.4.4 溶膠-凝膠法(Sol-Gel)
        1.4.5 超聲微波輔助法
        1.4.6 模板法
    1.5 本文設(shè)計(jì)思路與研究內(nèi)容
第2章 ZnO復(fù)合材料的制備及表征
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 三維花狀納米復(fù)合材料的制備原理及方案
        2.3.2 三維花狀納米復(fù)合材料的形成原理
    2.4 復(fù)合材料的表征
        2.4.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)表征
        2.4.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(TEM)和X射線能譜儀(EDS)表征
        2.4.3 X射線衍射(XRD)表征
        2.4.4 X射線電子能譜(XPS)表征
        2.4.5 比表面積和孔特性(BET)表征
        2.4.6 三維花狀納米復(fù)合材料的粒徑大小及分布表征
        2.4.7 光致發(fā)光(PL)表征
        2.4.8 紫外-可見光漫反射吸收光譜(UV-Visible DRS)表征
    2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.5.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.5.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(TEM)和X射線能譜儀(EDS)
        2.5.3 X射線衍射(XRD)
        2.5.4 X射線電子能譜(XPS)
        2.5.5 比表面積和孔特性(BET)
        2.5.6 三維花狀納米復(fù)合材料的粒徑大小及分布
        2.5.7 光致發(fā)光(PL)
        2.5.8 紫外-可見光漫反射吸收光譜(UV-Visible DRS)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 ZnO復(fù)合材料的光催化性能
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    3.3 復(fù)合材料的光催化性能
        3.3.1 有機(jī)染料剛果紅的性質(zhì)
        3.3.2 光催化實(shí)驗(yàn)過程
        3.3.3 剛果紅溶液最大吸收峰的確定
        3.3.4 降解時(shí)間對(duì)光催化效率的影響
        3.3.5 光催化動(dòng)力學(xué)研究
        3.3.6 Ag@Cu₂O/ZnO催化劑的穩(wěn)定性
    3.4 Ag@Cu₂O/ZnO納米復(fù)合材料光催化機(jī)理研究
        3.4.1 光催化劑反應(yīng)中的自由基檢測
        3.4.2 Ag@Cu₂O/ZnO光催化還原機(jī)理實(shí)驗(yàn)
        3.4.3 Ag@Cu₂O/ZnO的光催化機(jī)理討論
    3.5 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參與科研情況說明
致謝



本文編號(hào)：3765113