過渡金屬氧化物納米材料的設計、制備及相關性能研究.pdf

1、隨著社會經濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染問題越來越成為世界各國共同關注的焦點問題，而水體有機污染更是各國亟待解決的重要問題之一。半導體光催化氧化技術由于半導體催化劑價格低廉和能使多種有機物完全礦化而被認為是處理有機廢水的最有前途的技術之一。但半導體催化劑在實際應用中普遍存在一個難題，即電子空穴容易復合，從而導致光催化效果不理想，所以提高半導體光催化性能尤為重要。
　　 本論文圍繞“過渡金屬氧化物(即Cu2O和ZnO)

2、納米材料的設計、制備及相關性能”展開研究工作，主要包括以下幾方面的研究內容:
　　 1.采用室溫液相法合成了立方相Cu2O納米方塊。X射線衍射、透射電鏡和掃描電鏡表明產物是由形貌和大小高度均勻、邊長約為170nm的Cu2O納米方塊組成。以高濃度酸性品紅溶液(100 mg/L)為研究體系對材料的光催化性能進行測試表征，研究表明，體系中添加適量H2O2能夠大大提高Cu2O納米方塊的光催化性能，這是由于適量H2O2的加入不但能夠提供較

3、多的羥基自由基(·OH)，而且可以阻止Cu2O半導體中電子和空穴的復合效率。此光催化路線對提高半導體Cu2O的光催化活性是非常有效的。
　　 2.以H2O2為還愿劑，CoCl2為氯(Cl)源，采用乙醇的水溶液為溶劑，采用水熱法分別合成了Cu2O薄膜和CuCl/Cu2O復合物薄膜，可以通過控制CoCl2的濃度控制復合物的組成。將制備的薄膜用于光催化降解羅丹明B溶液，發(fā)現CuCl/Cu2O復合物薄膜的光催化性能明顯優(yōu)于純Cu2O薄膜

4、，主要由于CuCl/Cu2O復合物薄膜的形成提高了Cu2O的光生電子空穴的分離效率。
　　 3.采用一步水熱法，在銀氨溶液里合成Ag/ZnO復合物薄膜，并用作光催化劑降解羅丹明B溶液。研究發(fā)現，與純ZnO薄膜相比，Ag/ZnO復合物薄膜對羅丹明B溶液的光降解表現出更好的光催化性能。另外，也測試了Ag/ZnO復合物薄膜與純ZnO薄膜室溫下的熒光光譜和氨氣傳感性能。結果發(fā)現，與純ZnO薄膜相比較，Ag/ZnO復合物薄膜具有更弱的熒光

5、發(fā)射峰強度，對氨氣具有更好的熒光傳感性能。Ag/ZnO復合物薄膜光催化性能和氨氣傳感性能的提高是由于貴金屬Ag的存在提高了半導體ZnO內的電子-空穴分離效率。
　　 4.以鋅片作模板和還原劑，在銀氨緩沖溶液里制備形貌均一、總長度為3-10μm、主干和分支分別為100和50 nm的Ag納米枝晶。并將制備的Ag納米枝晶組裝成熒光型傳感器，室溫下測試材料對水汽的傳感性能。研究發(fā)現，與Ag顆粒相比，Ag納米枝晶傳感器表現出更高的靈敏度、