ZnO納米材料的水熱法制備及其光催化性能研究.pdf

1、ZnO納米材料尤其是一維ZnO納米材料憑借其獨特而優(yōu)良的光電性能而受到人們廣泛關(guān)注,其中一維ZnO納米柱材料因具有高效的電子遷移能力,較高的比表面積及獨特的幾何結(jié)構(gòu)而成為光、電領(lǐng)域近幾年的研究熱點。在眾多合成方法中,水熱法因具有設(shè)備簡單、成本低廉且環(huán)境友好的特點而被認為是納米ZnO的理想合成方法,但對其生長機理的認識尚不統(tǒng)一。雖然很多課題組對這一問題進行了大量研究,但對此問題的認識至今仍存在爭議,這嚴重制約了ZnO納米材料的進一步發(fā)展和

2、應(yīng)用。本文利用兩步水熱方法合成了具有不同結(jié)構(gòu)的ZnO納米柱材料并對不同因素對ZnO納米柱材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響進行了系統(tǒng)研究,影響因素主要包括種子層影響及水熱條件影響兩方面,即種子層生長方法、提拉次數(shù)、退火條件及水熱溫度、水熱時間、反應(yīng)物濃度和濃度比等。不同水熱條件制備得到的ZnO納米結(jié)構(gòu)檢測主要由掃描電子顯微鏡完成,相應(yīng)樣品的晶體質(zhì)量及光學(xué)性能測試分別利用X射線衍射儀和紫外-可見光分光光度計完成。在此基礎(chǔ)上,本文還對水熱條件下ZnO納

3、米柱的水熱生長機理進行了探討。實驗結(jié)果表明:利用水熱法通過反應(yīng)條件的改變可以實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)ZnO納米材料的制備,雖然影響納米ZnO水熱合成的因素很多,但本質(zhì)上可將其歸結(jié)為對晶體成核勢壘高低及溶液過飽和度大小兩方面影響。種子層主要影響ZnO晶體成核勢壘,提拉次數(shù)及退火溫度的提高將使成核勢壘降低,有利于ITO襯底上納米柱陣列的形成;水熱過程中,反應(yīng)物濃度、時間等因素將影響溶液過飽和度,并最終對其納米柱直徑及取向程度產(chǎn)生較大影響,適當?shù)倪^飽和度

4、的增加易于取向良好的ZnO納米柱陣列的制備。反之,則容易形成ZnO納米線或塊狀物。
　　另外,針對ZnO納米顆粒光催化后難于回收及太陽光紫外成分含量較少的現(xiàn)實,本文還在模擬太陽光的條件下對不同條件下制得的ZnO納米柱材料光催化性能進行了研究。實驗過程中所用光源為用于實驗室模擬太陽光的氙燈光源,不同結(jié)構(gòu)的ZnO納米柱的光催化性能主要是通過對不同水熱條件制備得到的ZnO納米材料對甲基橙水溶液的光催化降解情況研究實現(xiàn)的。實驗結(jié)果表明,Z