鎵酸鋅納米晶的可控制備及其光解水產(chǎn)氫性能的研究.pdf

1、近年來隨著光催化技術(shù)的不斷發(fā)展，尋求高效的半導(dǎo)體光催化劑逐漸成為人們研究的熱點。納米材料由于其較高的比表面積、量子尺寸效應(yīng)及小尺寸效應(yīng)而受到廣泛關(guān)注，研究者們通過一定方法制備納米半導(dǎo)體光催化劑，并且進一步對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)控，從而提高其性能。具有d0電子結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米材料是研究最多的半導(dǎo)體材料，但最近研究者們發(fā)現(xiàn)，具有d10電子結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體由于具有較高的電子遷移率在光催化領(lǐng)域也表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，因此在本論文中選擇d10電子結(jié)構(gòu)的鎵酸

2、鋅作為研究主體材料，以構(gòu)建與調(diào)控性能優(yōu)良的高效催化劑為研究目的，從兩方面進行研究:一是加入檸檬酸鈉作為表面活性劑和絡(luò)合劑對鎵酸鋅進行形貌調(diào)控，并對制得的鎵酸鋅納米球進行表面酸化處理來去除表面殘留的檸檬酸鈉，利用表面調(diào)控來改善其光解水產(chǎn)氫性能;二是在水熱條件下通過分段升溫法制備中空結(jié)構(gòu)一鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)，通過構(gòu)建新型結(jié)構(gòu)來優(yōu)化其性能。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　在第二章中通過加入檸檬酸鈉制備得到鎵酸鋅納米球，結(jié)合TEM測試結(jié)果可以

3、看出檸檬酸鈉的加入使得無規(guī)則分散的鎵酸鋅納米顆粒有序堆積形成鎵酸鋅納米球，從而驗證了檸檬酸鈉在形貌調(diào)控上的積極作用。但是檸檬酸鈉的存在卻大大抑制了其光解水產(chǎn)氫性能，為了提高其性能，對樣品進行表面酸化處理，通過對比發(fā)現(xiàn)用鹽酸處理后的樣品光解水產(chǎn)氫性能最佳，其產(chǎn)氫性能比傳統(tǒng)的煅燒處理后性能提高了三倍多。通過TEM、SEM及XRD測試結(jié)果表明:酸處理后不會影響樣品的形貌和尺寸;通過XPS價帶測試及光吸收測試結(jié)果推算得知，經(jīng)過鹽酸處理之后的鎵酸

4、鋅納米球可以使導(dǎo)帶底位置上移，即提高鎵酸鋅導(dǎo)帶的還原能力;通過光電流及交流阻抗等電化學(xué)測試結(jié)果表明，樣品的光生載流子分離和遷移效率也得到相應(yīng)的提高，基于以上測試表征結(jié)果說明，對樣品進行表面酸化處理可以明顯提高其光催化活性。
　　第三章中選擇鎵酸鋅納米球作為硬模板，在水熱條件下，采用分段升溫法使鎵酸鋅納米顆粒均勻負(fù)載在鎵酸鋅納米球上，在高溫高壓條件下發(fā)生奧氏熟化過程，從而得到鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)。進一步探索了實驗反應(yīng)溫度、加入硬模板的量對