论文部分内容阅读
氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物，氧化锌作为一种新型功能半导体，是一种高效、无毒性、价格低廉的重要材料，在工业生产中有着广泛的应用。无机材料的形貌对其多样化的性能及其相应的应用有重要的影响，而氧化锌是一种具有丰富多样形貌的宽禁带半导体材料。因此，控制氧化锌的生长条件，制备出不同形貌和结构的氧化锌材料，可以有效的改善其物理化学性质，提高其应用价值。氧化锌的一个用途是作为光催化剂，单纯的氧化锌在应用上存在着一定的缺陷，因此需要对其进行一定的改性，进而提高光催化性能。本文就上述内容进行研究，采用不同的生产工艺制备氧化锌粉体，研究不同的生产工艺对氧化锌表面形貌以及光致发光谱造成的影响及其形成机理。采用离子掺杂的方式对氧化锌进行改性，研究了离子的单掺杂与共掺杂对氧化锌吸光度造成的影响，并利用甲基橙作为模拟污染物来评价掺杂前后氧化锌的光催化降解污染物的能力。 首先，采用水热法，以Zn(CH3COO)2·2H2O—NaOH体系制备了氧化锌粉体，通过控制不同的水热生产工艺，制备了不同形貌的氧化锌粉体，研究了不同的水热工艺对于晶体形貌的影响。结果表明:在Zn2+/OH-=1∶2、1∶4、1∶8、1∶16的溶液中，可分别得到柱状、片状、花状结构的氧化锌;较低温度下得到花状结构，较高温度下得到棒状结构;随着反应时间的增加，晶体的表面结构逐渐增大;SDS比CTAB更有利于形成更大更密集的花状结构;在Zn2+/OH=1∶2、1∶4、1∶8的醇溶剂中，可分比得到颗粒状、柱状、片状结构的氧化锌;利用Zn(CH3COO)2·2H2O比Zn(NO3)2·6H2O可得到较大的花状结构，且具有较大的长径比。在氧化锌的晶体光致发光谱，发现了紫外发光、黄光、红光，这与氧化锌晶体中的近带边激子的复合和各种缺陷有关，随着Zn2+/OH-比例的减小，晶体的发光强度逐渐增大。 其次，以Zn(CH3COO)2·2H2O—TEA体系制备了氧化锌粉体，通过控制不同的水热生产工艺，制备了不同形貌的氧化锌粉体，研究了不同的生产工艺对于晶体形貌的影响。在Zn2+/TEA=1∶1、1∶2、1∶4、1∶8的比例下，可分别得到哑铃状、栗子状、类球状的氧化锌;高温下不利于晶体的生长，低温下得到的哑铃状结构较高温下具有较高的长径比;随着水热时间的增加，晶体的表面结构逐渐增大。在氧化锌的晶体光致发光谱，发现了紫外发光、黄光、红光，但是晶体的发光强度随着Zn2+/TEA比例的减小而逐渐减小。发光强度相比起以Zn(CH3COO)2·2H2O—NaOH体系制备的氧化锌减少了很多。 最后，以Fe、Cu为掺杂元素制备了氧化锌粉体。通过紫外光降解甲基橙来评价样品的光催化性。实验表明:煅烧温度为500℃更有利于粉体的光催化;Fe、Cu单掺杂能提高粉体的光催化能力，共掺杂的光催化效果要明显好于单掺杂;当Fe、Cu共掺杂均为0.5％时，粉体的光催化能力提高50％，当掺杂量过多时，光催化能力有所下降;光催化剂的用量为0.1g、pH=7的中性溶液中光催化率最高;温度对光催化能力影响不大。