稀土掺杂氧化锌粉末的制备及光学/光催化性能的研究

发布时间：2024-05-27 01:10

　　半导体光催化有其本身独特的优势：无毒无害、对环境没有污染、催化剂本身稳定性很好且循环利用率高。因此半导体光催化降解在环境污染治理过程中有广泛的应用：废水处理、重金属还原、空气净化等。在当前的光催化领域存在很多的催化材料，其中最普遍的两大类材料是过渡金属氧化物和混合氧化物。许多高活性的化合物在环境治理和污染物降解方面卓有成效。ZnO凭借其独特优良的光学、电学性能获得了研究者们的青睐。 由于ZnO晶体内部及表面缺陷会对其能带产生影响，改变其晶体结构，所以会对ZnO材料的光催化性能产生影响，另外材料本身的尺寸、形貌等相关因素也会对其催化降解能力产生影响。这使得对ZnO的晶体结构、本征缺陷及引入缺陷等方面的研究较多，而元素掺杂是调整ZnO禁带宽度、晶体结构及缺陷利用，进而提高光催化性能的有效方法之一。 在本论文中我们首先通过水热法和溶胶-凝胶法制备了纯ZnO粉末，水热法所得样品生长为各向异性，引入缺陷较多，可见光区域的深能级辐射强度高，具有很好的光催化性能；溶胶-凝胶法所得样品紫外发光性能良好，结晶质量高，可应用于紫外激光设备领域。之后我们选用溶胶-凝胶法制备了Nd掺杂Zn0.97Nd0.03...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1Zn能带缺陷能级示意图

具有特定的光学、电学和磁学性能。理想状态下的ZnO晶体是不存在缺陷的，但实际在生长过程中，受原料或合成条件以及化学计量比存在偏差等多方面的影响，总是不可避免的在晶体内产生空位或间隙等本征固有缺陷。空位缺陷（氧空位VO和锌空位ZnO）、间隙缺陷（氧间隙Oi和锌间隙Zni）....

图1.2贵金属修饰光催化作用机理[34]

图1.2贵金属修饰光催化作用机理[34]Fig1.2Thephotocatalyticmechanismofsemiconductormodifiedbynoblemetal[34]（2）制备复合半导体。单一半导体的性能是有限的，而且大部分的半导体只一个或....

图4.2Zn1‐xNdxO粒子的场发射扫描电镜图(a)x=1%(b)x=5%

生衍射。图4.2为Zn1-xNdxO的场发射扫描图谱，分别对应(a)x=1%(b)x=5%。图中可以看到许多片状的ZnO晶体，由图4.1的XRD图谱可以推测其片状表面可能是纤锌矿结构ZnO的（002）晶面。随着Nd掺杂浓度x的逐渐增加，ZnO....

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eV的两峰值分别对应Nd3d5/2和Nd3d3/2的结合能，与Nd2O3中Nd离子对照表明Nd在ZnO结构中以+3价形式存在。因此，Nd原子被成功掺杂进入ZnO晶格，由于每两个Nd原子会结合三个O原子，而每个Zn原子只能结合一个O原子....

本文编号：3982558