ZnO材料的綠色制備及性能研究.pdf

1、ZnO是一種功能型半導(dǎo)體納米材料，具有寬禁帶、高激發(fā)性能、化學(xué)熱學(xué)穩(wěn)定性、無(wú)毒等優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、太陽(yáng)能電池、氣體傳感器以及光催化等領(lǐng)域。研究表明，ZnO的應(yīng)用受到其微結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈影響，如晶體大小、形貌、比表面積和晶體密度等。特別是形貌能夠極大的影響ZnO性能。因此，設(shè)計(jì)或剪裁具有不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米ZnO對(duì)其應(yīng)用或是發(fā)展新的應(yīng)用都非常重要。
　　本論文采用一步水熱法和溶解-熱解法等綠色合成方法制備了不同形

2、貌ZnO微-納米結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)研究了反應(yīng)物的配比、反應(yīng)溶液的pH值、水熱時(shí)間等制備條件對(duì)ZnO結(jié)構(gòu)和形貌的影響。對(duì)制備的不同形貌的ZnO進(jìn)行光催化和氣敏性能進(jìn)行測(cè)試，并研究提高其可見(jiàn)光光催化性能的修飾方法。
　　(1)以硝酸鋅、檸檬酸鈉和氫氧化鈉為原材料，采用一步水熱法制備了圓片狀、漢堡狀、片花狀和棒花狀等不同形貌、結(jié)晶良好的ZnO樣品。通過(guò)改變硝酸鋅與檸檬酸鈉的摩爾配比、反應(yīng)溶液的pH值、水熱反應(yīng)時(shí)間等水熱條件，研究了ZnO樣品形貌

3、的影響因素，推測(cè)了不同形貌的ZnO樣品的形成機(jī)理。
　　(2)對(duì)不同形貌的ZnO進(jìn)行光催化性能研究。不同形貌的純ZnO紫外光光催化性能測(cè)試表明，水熱反應(yīng)10h下制備的ZnO樣品對(duì)KGL降解率均明顯高于8h下制備的樣品，其中10h水熱制備的片花狀ZnO的光催化效果最好，在20min內(nèi)，KGL降解率可達(dá)100％，這與其形貌、比表面積、帶隙、缺陷濃度及極性面有極大的關(guān)系。同時(shí)，為了進(jìn)一步提高ZnO的可見(jiàn)光光催化性能，對(duì)其進(jìn)行摻雜改性研究

4、。摻雜ZnO的可見(jiàn)光光催化性能測(cè)試結(jié)果表明，摻Fe可使其可見(jiàn)光光催化性能增加，但形貌遭到破壞，最佳摻鐵量為7％;摻La時(shí)隨著摻雜量的增大，可見(jiàn)光催化性能降低，形貌逐漸受到破壞。
　　(3)采用靜態(tài)配氣法對(duì)不同形貌的ZnO進(jìn)行氣敏性能測(cè)試，結(jié)果表明，棒花狀ZnO的樣品在最佳工作溫度290℃下，對(duì)100ppmCl2具有相對(duì)較高的靈敏度(863.2)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他形貌ZnO樣品的靈敏度，且相對(duì)于其他的測(cè)試氣體具有較高的選擇性，響應(yīng)-恢復(fù)