ZnO微-納結(jié)構(gòu)的制備及其熒光、光催化性能研究.pdf

1、ZnO是一種n型直接帶隙半導(dǎo)體材料，以其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)，在光電子器件、光催化材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。ZnO納米材料的許多性能與晶體的形貌、尺寸以及內(nèi)部缺陷情況有關(guān)。近年來，人們試圖利用簡單的方法合成具有不同形貌、尺寸和內(nèi)部缺陷的ZnO納米材料，并進(jìn)一步研究其對材料性能的影響。本文利用簡單的溶液原位生長法，分別以Cu絲網(wǎng)、Al箔為基底合成了ZnO微/納米薄膜結(jié)構(gòu)，并對其熒光、光催化性能進(jìn)行了研究。
　　具體內(nèi)容如下:

2、　　一、采用簡單的兩步溶液原位生長法，在90℃低溫條件下，通過調(diào)節(jié)襯底材料，控制合成了不同形貌的ZnO微/納米結(jié)構(gòu)薄膜。以Cu絲網(wǎng)為基底時，得到了ZnO微/納米棒包覆Cu絲網(wǎng)構(gòu)成的ZnO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);以Al箔為基底時，可以在其表面制備出ZnO微/納米片狀陣列結(jié)構(gòu)。ZnO納米棒、納米片均為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。吸光測試結(jié)果表明，ZnO納米棒和ZnO納米片均在紫外區(qū)有明顯光吸收，根據(jù)Tauc公式計算出其帶隙寬度分別為3.20eV和3.23eV。

3、>　　二、通過調(diào)節(jié)Cu基ZnO納米棒生長過程中氨水滴加量，控制合成了具有相同形貌，不同直徑大小的ZnO納米棒結(jié)構(gòu)，并對其室溫光致發(fā)光性能進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，Cu基ZnO納米棒薄膜具有紫外發(fā)射峰和綠橙光發(fā)射帶，其中紫外發(fā)射峰是纖鋅礦ZnO的本征發(fā)光峰，屬帶邊激子復(fù)合輻射所致。結(jié)合ZnO本征缺陷能帶理論分析認(rèn)為，樣品的綠橙光發(fā)光是由樣品內(nèi)部雙電離氧空位Vo2*和單電離氧空位Vo*施主能級上的電子分別與價帶頂空穴復(fù)合輻射疊加所致，此結(jié)果說明樣

4、品存在大量氧空位缺陷，同時實驗可通過調(diào)節(jié)氨水添加量改變雙電離氧空位缺陷Vo2*的相對濃度。
　　三、以Cu基ZnO納米棒薄膜和Al基ZnO納米片薄膜作為光催化劑降解羅丹明B，紫外光照2.5h后，降解率分別為25.3％和30.1％。納米片的催化活性較好，可能是其比表面積和極性面(0001)、(0001)裸露比列大兩方面原因造成的。ZnO納米結(jié)構(gòu)較大的尺寸和實驗中參與反應(yīng)催化劑量過低，可能最終使兩種固定在襯底上的ZnO結(jié)構(gòu)催化活性相對