ZnO基半導體復合材料的合成及其可見光光催化性能的探究.pdf

1、將較窄帶隙的半導體與ZnO復合形成異質(zhì)結(jié)得到的二元復合結(jié)構(gòu)光催化劑，不僅能夠有效地抑制光生電子空穴對的復合，而且能有效的利用太陽能。這既解決了日益嚴重的環(huán)境污染問題，也緩解了能源的日益短缺。所以，對ZnO基半導體復合光催化材料的制備及其光催化性能的研究有著十分重要的意義。與ZnO半導體材料相比，In2O3是一種具有較窄帶隙的半導體(禁帶寬度為2.8 eV)材料，是一種高效的敏化劑，和ZnO復合形成的復合結(jié)構(gòu)具有寬的光吸收范圍;ZnSe也

2、是一種較窄帶隙的半導體(禁帶寬度為2.67 eV)，具有大的激子結(jié)合能(21 meV)，其價帶和導帶與ZnO的價帶和導帶交錯排列，有助于它們之間擴散勢能的產(chǎn)生，而擴散勢能又有利于電子空穴對的分離?；谶@些優(yōu)點，本實驗從水熱法入手，成功地制備出了高效的ZnO/In2O3和ZnO/ZnSe復合光催化材料。采用XRD、SEM、TEM、XPS和PL等方法對這些催化劑進行表征，并以羅丹明B、亞甲基藍溶液為目標降解物研究了ZnO/In2O3和ZnO

3、/ZnSe復合材料的光催化性能，并對其生長機理進行了初步探討。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過超聲輔助水熱法，在醋酸鋅的水溶液中添加三乙醇胺(TEA)，成功地制備了ZnO納米球，并對所制備的ZnO的形貌、結(jié)構(gòu)進行了表征。所制備的ZnO納米材料為下一步異質(zhì)結(jié)的合成做準備。
　　(2)以醋酸鋅、硝酸鋅、硝酸銦、三乙醇胺和氨水為前驅(qū)物，用水熱法合成了不同形貌的ZnO/In2O3異質(zhì)結(jié)光催化材料。表征了純ZnO、純In2O3和不同

4、形貌的ZnO/In2O3異質(zhì)結(jié)材料的光催化性能，測試了不同形貌ZnO/In2O3光催化材料的光學性能，并對ZnO/In2O3異質(zhì)結(jié)的界面、能帶結(jié)構(gòu)及光催化機理進行了系統(tǒng)的研究。
　　(3)采用水熱法、以已制備好的ZnO球為模板成功制備出了ZnO/ZnSe復合結(jié)構(gòu)光催化材料。通過控制變量法分別調(diào)節(jié)還原劑水合肼的量、反應溫度、反應時間以及硒源的量得到了不同硒化程度的ZnO/ZnSe納米復合結(jié)構(gòu)，并對這些復合結(jié)構(gòu)的形貌、晶體結(jié)構(gòu)和光催化