掺杂的ZnO功能材料的制备及其性能研究

• 作 者: 牛百会
• 机 构: 河南科技大学
• 出 处: 河南科技大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 功能材料 氧化锌 掺杂改性 制备工艺 光催化性能

近年来，因纳米氧化锌(ZnO)的无毒性、稳定性、荧光性、优良的光催化性和较高的光电转换效率等诸多物理化学特性，使其在高效催化剂、太阳能电池、气敏性传感器、新能源等方面具有广泛的应用前景。作为高效环保催化剂之一，纳米 ZnO受到了很多科研学者的关注，并得到了广泛的研究。目前，针对纳米ZnO的研究工作主要集中在制备不同形貌的纳米 ZnO、研究生长机理、掺杂改性等方面。此外，科研工作者对具有特定形貌尺寸、不同类别掺杂的纳米 ZnO材料的研究也相对较多。本文的研究工作为纳米 ZnO器件化以及应用提供了参考。　　大量相关文献表明，通过控制无机纳米结构和掺杂改性的方法，可获得一系列具有不同形貌和优异催化性能的 ZnO纳米材料，它是一类新型的纳米 ZnO催化剂。本论文采用了一种新的制备方法，制备了纳米 ZnO材料，并以 ZnO为基底，掺杂不同浓度的 Cu2+，研究样品的光催化性能。通过研究制备材料成份、结构对光催化性能的影响作用，探讨了形貌、成分与光催化性能之间的关系。研究结果表明，合成的纳米 ZnO材料具有活性高、稳定性好、易分离优点。本文的主要的研究工作及研究结果如下：　　1、以 Zn(NO3)2为原料，Cu(NO3)2为掺杂试剂，在 FTO导电玻璃基底上电化学沉纯纳米ZnO材料和不同Cu2+掺杂的纳米ZnO材料，研究了Cu2+掺杂量对ZnO纳米的影响规律。　　2、利用 x射线粉末衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM）等表征方法和技术，探究了 Cu2+掺杂对 ZnO晶体结构、粒径尺寸的影响规律。研究结果表明：Cu2+掺杂可以改变的样品形貌，适量的掺杂会使样品的径粒减小而不改变晶体结构。　　3、研究了 Cu2+的掺杂对 ZnO光催化性能的影响。Cu2+的掺杂可以优化纳米ZnO的形貌和光催化性能。甲基橙(MO)光催化实验结果表明，在FTO导电玻璃基底上，电化学沉Cu2+掺杂的纳米ZnO材料具有较高的光催化活性。验证了样品的形貌以及掺杂浓度对催化性能的影响。