基于ZnO納米陣列的光電及光催化性能研究.pdf

1、半導體材料作為光催化劑可以利用豐富的太陽能解決當前的能源問題和環(huán)境問題。近年來，半導體光催化在科學和工程領域的應用得到了廣泛關注。例如，由于具有被電子填滿的價帶和未填充電子的導帶這種特殊的價帶結構，像TiO2、ZnO、CdS和ZnS等半導體材料不僅可以作為敏化劑應用于光氧化還原過程也可以作為染料敏化太陽能電池應用于光解水產生氫氣。但這些材料絕大部分可見光范圍內的光催化效率較差因此在光氧化還原和光解水產氫等領域的應用受到了限制。ZnO具有

2、優(yōu)良的電導傳輸效率和化學穩(wěn)定性，同時在室溫下具有較大的禁帶寬度(Eg=3.37 eV)和較高的電子激發(fā)結合能(60 meV)，從而使其具有獨特的催化、電學、光電學、光化學性質。不幸的是，受制于帶隙（3.37 eV）較大以及光生載流子復合速率快，ZnO只能吸收利用紫外區(qū)域的光子（最多只占太陽光譜的3~5％）而且光電轉換效率低。因此，擴大ZnO材料的可見光響應范圍、提高光生電子-空穴對的分離和傳輸是使其得到更廣泛應用的重要內容。本論文主要研

3、究內容如下：
　　1.利用簡單的水熱合成法制備出整齊排列的六棱柱形ZnO納米棒陣列，相應的表征顯示所合成的ZnO納米棒為直徑約200 nm，長度1-2μm的六棱柱。同時對ZnO納米陣列形成的機理進行了討論，并且對其在未來研究和應用方面做了一些展望。
　　2.利用光還原沉積法制備出Au修飾ZnO納米線陣列復合物。形貌表征顯示此復合物中ZnO納米線表面沉積Au納米顆粒的同時相鄰的ZnO納米線被Au納米線串聯(lián)起來而形成網(wǎng)絡狀框架結