納米氧化鋅的制備、摻雜及性能研究.pdf

1、論文研究了ZnO納米顆粒、ZnO納米棒、分別摻雜元素Ti和Sn的ZnO納米棒及ZnO-SnO2復(fù)合氧化物的制備，并對其性能進(jìn)行了研究。具體工作如下： 利用溶膠-凝膠法制備ZnO溶膠，通過四種后續(xù)處理方法得到ZnO納米顆粒，并對其進(jìn)行了XRD和TEM表征，同時(shí)考察其光催化性能。結(jié)果表明：超聲處理ZnO溶膠得到的樣品粒徑為6.2±1.5nm，團(tuán)聚最輕；向ZnO溶膠中加水再煮沸得到的樣品粒徑為7.4±2.6nm，團(tuán)聚最為嚴(yán)重；向ZnO

2、溶膠中加庚烷得到的樣品粒徑為4.6±1.5nm，其催化活性最高，對甲基橙的降解率為91.1％；蒸發(fā)部分ZnO溶膠的溶劑得到的樣品粒徑為6.6±1.9nm。 應(yīng)用醇熱法制備了ZnO納米棒，并對其進(jìn)行了XRD和TEM表征及光致發(fā)光性能測試。結(jié)果表明：隨著醇熱反應(yīng)時(shí)間的延長，樣品的尺寸逐漸增大；通過加入去離子水控制Zn（Ac）2的水解過程，可獲得更長的ZnO納米棒；ZnO納米棒的PL譜圖中存在3個(gè)發(fā)射峰：413nm處的紫色光發(fā)射峰，4

3、50-470nm的藍(lán)色光發(fā)射峰和525nm附近的綠色光發(fā)射峰。 采用醇熱法制備出一系列Ti和Sn不同摻雜濃度的ZnO納米棒。用XRD、TEM、HRTEM和EDS對所合成的樣品進(jìn)行了表征，同時(shí)考察了其光致發(fā)光性能。結(jié)果表明：摻雜后的ZnO晶體仍為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。隨著摻雜濃度的增大，晶體的結(jié)晶性降低。摻雜Ti前后的樣品形貌均為棒狀；而摻雜Sn樣品的形貌隨著摻雜濃度的增大，經(jīng)歷了長棒-長棒與短而粗棒共存-短柱的變化過程。摻雜Ti的Zn

4、O納米棒PL圖譜中包括：400-415nm處的紫色光發(fā)射峰，450-470nm的藍(lán)色光發(fā)射峰及550nm附近的綠色光發(fā)射峰；對于摻雜Sn的樣品而言，除綠色光發(fā)射峰藍(lán)移到540nm附近外，其它發(fā)射峰位置均與摻雜Ti的樣品基本一致；隨著Ti摻雜濃度的提高，發(fā)射峰的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)；而隨著Sn摻雜濃度的增大，發(fā)射峰的強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。 通過共沉淀法合成了ZnO-SnO2復(fù)合氧化物。用XRD、TEM、SEM和BET分析手段對樣品的形貌和結(jié)構(gòu)

5、進(jìn)行了表征，并考察了其光催化性能。結(jié)果表明：當(dāng)反應(yīng)物Sn與Zn物質(zhì)的量和煅燒溫度不同時(shí)，樣品的物相組成和各組分結(jié)晶狀態(tài)均有差異。樣品的煅燒溫度對于樣品的尺寸和形貌均有影響，煅燒溫度在500℃、600℃和700℃下得到的樣品分別為平均直徑20nm的均勻球形顆粒、邊長約為200-300nm的立方體狀樣品和既含有立方體狀又含有球形的樣品，且立方體的邊長和球形直徑都達(dá)到1μm左右。當(dāng)Sn與Zn物質(zhì)的量比為1：2煅燒溫度700℃時(shí)，樣品的催化效果