基于ZnO納米陣列的光電及光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體材料作為光催化劑可以利用豐富的太陽能解決當(dāng)前的能源問題和環(huán)境問題。近年來，半導(dǎo)體光催化在科學(xué)和工程領(lǐng)域的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。例如，由于具有被電子填滿的價(jià)帶和未填充電子的導(dǎo)帶這種特殊的價(jià)帶結(jié)構(gòu)，像TiO2、ZnO、CdS和ZnS等半導(dǎo)體材料不僅可以作為敏化劑應(yīng)用于光氧化還原過程也可以作為染料敏化太陽能電池應(yīng)用于光解水產(chǎn)生氫氣。但這些材料絕大部分可見光范圍內(nèi)的光催化效率較差因此在光氧化還原和光解水產(chǎn)氫等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。ZnO具有

2、優(yōu)良的電導(dǎo)傳輸效率和化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)在室溫下具有較大的禁帶寬度(Eg=3.37 eV)和較高的電子激發(fā)結(jié)合能(60 meV)，從而使其具有獨(dú)特的催化、電學(xué)、光電學(xué)、光化學(xué)性質(zhì)。不幸的是，受制于帶隙（3.37 eV）較大以及光生載流子復(fù)合速率快，ZnO只能吸收利用紫外區(qū)域的光子（最多只占太陽光譜的3~5％）而且光電轉(zhuǎn)換效率低。因此，擴(kuò)大ZnO材料的可見光響應(yīng)范圍、提高光生電子-空穴對(duì)的分離和傳輸是使其得到更廣泛應(yīng)用的重要內(nèi)容。本論文主要研

3、究?jī)?nèi)容如下：
　　1.利用簡(jiǎn)單的水熱合成法制備出整齊排列的六棱柱形ZnO納米棒陣列，相應(yīng)的表征顯示所合成的ZnO納米棒為直徑約200 nm，長(zhǎng)度1-2μm的六棱柱。同時(shí)對(duì)ZnO納米陣列形成的機(jī)理進(jìn)行了討論，并且對(duì)其在未來研究和應(yīng)用方面做了一些展望。
　　2.利用光還原沉積法制備出Au修飾ZnO納米線陣列復(fù)合物。形貌表征顯示此復(fù)合物中ZnO納米線表面沉積Au納米顆粒的同時(shí)相鄰的ZnO納米線被Au納米線串聯(lián)起來而形成網(wǎng)絡(luò)狀框架結(jié)