【摘 要】
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氧化锌复合材料在光吸收、光催化、光电转换等性能方面显示出比单一宽带隙半导体具有更高的活性，特别是过渡金属氧化物掺杂的氧化锌复合粉体材料由于各组分的协同效应好，且具有单一氧化物不具备的一些重要特性而受到广泛关注。将氧化锌多元复合粉体材料进行薄膜化，不仅可以实现回收再利用，而且，由于薄膜材料具有高比表面积和表面晶格缺陷等特征，可以提高其催化活性和吸附性能。本论文提出采用价格便宜、合成工艺简单、构造组分
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氧化锌复合材料在光吸收、光催化、光电转换等性能方面显示出比单一宽带隙半导体具有更高的活性，特别是过渡金属氧化物掺杂的氧化锌复合粉体材料由于各组分的协同效应好，且具有单一氧化物不具备的一些重要特性而受到广泛关注。将氧化锌多元复合粉体材料进行薄膜化，不仅可以实现回收再利用，而且，由于薄膜材料具有高比表面积和表面晶格缺陷等特征，可以提高其催化活性和吸附性能。
本论文提出采用价格便宜、合成工艺简单、构造组分可调控、金属离子高度分散的二元、三元阴离子层状化合物为前驱体，通过控制LDHs前驱体层板中二价金属阳离子的种类及其相对比例，制备出ZnO/ZnAl<,2>O<,4>、ZnO-Co<,3>O<,4>/ZnAl<,2>O<,4>系列复合薄膜。其表征结果表明，ZnO-Co<,3>O<,4>/ZnAl<,2>O<,4>复合薄膜中氧化锌颗粒均匀地镶嵌在ZnO/ZnAl<,2>O<,4>基质中，形成了多孔的氧化锌复合薄膜。因此，层状前体法解决了氧化锌复合薄膜传统的制备方法中，氧化锌多元组分分散性差、颗粒间孔隙小等弊端。
具体研究内容如下：
一、 ZnO/ZnAl<,2>O<,4>二元复合薄膜
采用成核/晶化隔离法制备得到Zn<2+>/Al<3+>摩尔比为2～4：1的系列ZnAl-CO<,3>-LDHs浆料液，然后采用浆料涂敷技术在基片上制备得到了ZnAl-CO<,3>-LDHs涂层前驱体，经热分解得到系列ZnO/ZnAl<,2>O<,4>复合薄膜。
二、 ZnO-Co<,3>O<,4>/ZnAl<,2>O<,4>三元复合薄膜
1.采用成核/晶化隔离法制备得到(M<2+>+Zn<2+>)/Al<3+>的摩尔比为2～4：1的系列CoZnAl-CO<,3>-LDHs浆料液，然后采用浆料涂敷技术在基片上制备得到了CoZnAlCO<,3>LDHs涂层前驱体，经热分解得到系列复合薄膜。
2.XRD分析结果表明该复合薄膜由Co<,3>O<,4>、ZnO、ZnAl<,2>O<,4>三组分组成。从XPS谱上观察到Co<,3>O<,4>的Co<,2p3/2>和Co<,2p1/2>峰，并且能清楚看到它们的振起伴峰，更进一步证明了钴是以Co<,3>O<,4>相存在于该复合氧化物薄膜中。紫外一可见光谱中500-700nm处的吸收峰也证明了Co<,3>O<,4>相的存在。TEM和选区EDS分析结果表明，薄膜中大颗粒为ZnO晶粒，(Co<2+>+Zn<2+>)/Al<3+>摩尔比接近3，与投料比相同，ZnO，Co<,3>O<,4>和ZnAl<,2>O<,4>相的摩尔分数分别为74.5％，7.0％和18.5％。从SEM观察到在基片上制备得到了多孔的颗粒镶嵌复合薄膜，而且从SEM面扫中可以看到薄膜各处ZnO、Co<,3>O<,4>、ZnAl<,2>O<,4>各组分均匀分布。
3.初步探讨了多孔的ZnO-Co<,3>O<,4>/ZnAl<,2>O<,4>颗粒镶嵌复合薄膜的形成机制。焙烧过程中，Co<,3>O<,4>的生成对ZnAl<,2>O<,4>晶体的结晶动力学和ZnO晶体的结晶热力学将产生一定的影响。
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