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近几十年来,ZnO作为一种直接宽带隙(3.37 eV)的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,由于其独特的压电和光电性能吸引越来越大的研究兴趣。目前,ZnO被广泛地应用在电学、光学和磁等领域,如透明电子、压电器件、太阳能电池、自旋电子设备和化学传感器。在水处理工艺中, ZnO由于其成本低、制备方法简单成为一个有应用前景的光催化剂。但是,仅吸收太阳光中的紫外光(5％)极大地限制了 ZnO材料的实际应用。本文通过简单的溶液方法制备了具有缺陷的 ZnO微/纳米材料和Mn:ZnO稀磁半导体。研究了在紫外光和可见光照射下对MB的光催化活性。本论文的主要内容如下: 1、通过简单的溶剂热法,于180℃、10 h条件下合成ZnC2O4前驱体,高温煅烧得到具有可控氧缺陷的ZnO微/纳米晶体。ZnO微/纳米晶体的尺寸和表面缺陷随着水/乙醇体积比的增加而增加,但样品的BET比面积逐渐减少。室温荧光光谱表明,样品的表面缺陷类型和浓度有明显差别。另外,ZnO微/纳米晶体的光催化活性主要依赖于表面缺陷浓度;具有较高表面缺陷的样品展现出对亚甲基蓝(MB)较高的光催化活性。 2、我们报道了一种通过Zn(OH)F前驱体,大量合成窄带隙(Eg=3.09 eV)、具有可见光响应的黄色ZnO微米环的有效方法。拉曼和XPS光谱显示黄色ZnO晶体中含有大量的氧缺陷,并且氧缺陷的浓度随在空气中煅烧温度的升高而减少。氧缺陷导致黄色ZnO带隙变窄并增强其可将光响应。电子顺磁共振(EPR)谱证实黄色ZnO中存在着丰富的表面缺陷,由此导致了较强的荧光发射。可以发现黄色ZnO晶体在可将光照射下有效地对亚甲基蓝(MB)的光催化降解。值得一提的是黄色的ZnO环可以稳定存在至少一年。 3、通过水热法合成具有较好结晶度的Zn1-xMnxO环。结构表征显示,Mn2+进入ZnO晶格中并且没有任何第二相的存在。SEM图表明样品是有着纳米孔的微米环状;从XRD图可以发现,在Mn掺杂浓度低于3at%时没有二相存在。PL光谱显示Mn2+的引入导致荧光猝灭。SQUID结果显示不掺杂的 ZnO展现出明显的室温铁磁性,这是由于大量氧缺陷存在所致。掺杂的样品也具有室温铁磁性,磁性主要来源于Mn2+的引入与氧缺陷之间的协同作用。