论文部分内容阅读
ZnGa2O4是具有立方晶系尖晶石结构的复合氧化物，其应用前景比较广泛，可以应用于场发射显示器、薄膜电致发光显示器和真空荧光显示器。由于有着优越的热学和化学稳定性，能承受较高的电流冲击，从而能代替硫化物在发光二极管、光电探测器、低电压发光材料中使用。同时，ZnGa2O4也具有较高的光催化性能，能够降解染料废水及苯系污染物。基于此，本论文采用水热法和溶胶凝胶法制备ZnGa2O4粉体，并对其光催化性能进行了研究。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TG-DSC）等方法对所制备的ZnGa2O4粉体进行了测试和表征。研究了各项工艺参数对其物相组成、显微结构及光催化性能的影响。结果表明：（1）以ZnSO4为Zn源，Ga2O3为Ga源，在pH值为13.5，反应釜填充比为65%，水热反应温度为160-200°C，水热反应时间为4-24h时可制备出纯相的ZnGa2O4粉体。在此工艺条件下，随着水热温度的提高，产物的形貌从由纳米球变为球状自组装的三维结构体。随着水热反应时间的延长，所制备的ZnGa2O4三维结构体发生重结晶，表面趋于致密和光滑。光催化降解试验中，降解速率最快的试样是水热温度为160°C时的ZnGa2O4样品，其降解速率常数Kc为0.06885min-1；光催化效果最优的是水热时间为6h的ZnGa2O4样品。（2）采用CTAB辅助水热法制备出八面体结构及其自组装三维结构的ZnGa2O4微晶。其中CTAB的加入量为1%，观测发现CTAB在其八面体和自组装三维结构的合成中起着重要的作用。光催化实验表明光催化性能最优的ZnGa2O4样品的工艺参数是水热温度为160°C，水热反应时间为4h，而此时ZnGa2O4样品的形貌为小八面体。（3）以乙酸锌和氧化镓为反应原料，以乙二胺四乙酸为络合剂，在650-800°C能合成单一物相的ZnGa2O4微晶。在700°C时可以成功制备八面体形的ZnGa2O4微晶，在800°C时可以合成棒状的ZnGa2O4微晶；随着温度从650-800°C逐渐升高，其对罗丹明B的光催化降解性能逐渐提高。（4）采用EDTA络合溶胶-凝胶法，在热处理温度700°C、热处理时间4-6h时可以成功制备出八面体结构的ZnGa2O4单晶，其暴露的晶面族{111}；八面体结构ZnGa2O4的合成是一个受ZnO的产生速率所控制的过程；光催化降解罗丹明B的实验表明，八面体结构ZnGa2O4微晶有着较好的光催化性能。