多酸对宽带隙氧化物半导体的性能修饰及其光电催化应用

发布时间：2020-06-14 03:10

【摘要】：太阳能是储量丰富的清洁能源,而它的开发和利用主要依赖于半导体材料。半导体材料能够实现太阳能到电能或化学能的直接转换,而在光电催化方面,可实现光电催化降解有机污染物、光解水产氢、产氧等。但是,半导体材料也存在着不足,如在光照条件下的光生电子-空穴复合速度快,导致载流子的密度下降,实际光电转换效率低。多金属氧酸盐(简称多酸),作为一类良好的电子接受体,可以捕获并传导半导体材料在光照条件下产生的光生电子,这样就起到了降低光生载流子对的复合率,提高光电性能作用。本文以多酸为修饰组分,制备了宽带隙半导体与多酸的复合材料,并考察了复合材料的光导性能和气敏性能。具体工作如下:1.制备了不同数目Ti取代型多酸PW_(11)Ti和PW_(10)Ti_2修饰的TiO_2薄膜,并且测试了其在可见光下光电性能以及气体传感性能。结果表明,多酸的引入,能明显提高TiO_2的光电转换效率。此外复合材料展现了良好的对丙酮气体的气敏性能。其中PW_(11)Ti修饰的TiO_2薄膜,可对浓度小于50 ppm的丙酮气体有较明显响应,极大提升了TiO_2薄膜对丙酮气体的传感性能。2.采用二次水热法制备了一维ZnO纳米棒,并且通过连续离子层沉积法制备了CoW_(12)/ZnO和SiW_(11)/ZnO复合物薄膜。研究了他们在可见光下光电催化降解罗丹明B、苯酚等有机物的效率。结果表明,二次水热生长的ZnO纳米棒可提供较多多酸负载位点和光电催化时的催化位点,CoW_(12)的引入可明显提高ZnO对罗丹明B降解效率。相比于单纯ZnO纳米棒,SiW_(11)/ZnO对苯酚的降解效率提高了约2.2倍。3.制备了同多酸修饰的TiO_2薄膜,考察了Mo_6O_(19)、Mo_8O_(26)和W_(10)O_(32)对TiO_2的光电性能的影响,并研究了Mo_8O_(26)对罗丹明B的吸附性能以及解吸附的条件。结果表明,同多酸盐对TiO_2的光电化学性能有一定提高。且酸性条件下,5 mg的Mo_8O_(26)对罗丹明B的吸附效率1分钟便可达到98.5%。采用不同解吸附剂进行解吸附测试时发现,当V_(乙醇)与V_水体积比为4:1时解吸附效率较高,可达90%左右。 【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2;TB33

【图文】：

Fig.2.2 IR spectra of PW12/TiO2(a), PW11Ti /TiO2(b) and PW10Ti2/TiO2(c).2.3.2 XRD 和 UV Vis 结果分析图 2.3（a）为纯 TiO2和 PW12/TiO2, PW11Ti /TiO2和 PW10Ti2/TiO2纳米复合材 图像，所有样品都显示了与 P25 相同的锐钛矿晶相和金红石晶相。这说明 T体结构保留在纳米复合材料中。紫外-可见漫反射光谱是一种分析半导体材料重要的手段。图 2.3（b）是纯 TiO2和 PW12/TiO2, PW11Ti /TiO2和 PW10Ti2/T合材料的紫外-可见漫反射光谱。从光谱可见，所有样品在紫外区域都具有宽。

Fig.2.5 SEM image of bridging-gap..6 展示了 TiO2以及 POMs/TiO2复合物的薄膜表面形貌的扫描电镜照，复合物薄膜展现了与纯 TiO2相似的形貌特征，所有的薄膜表面都球形或颗粒状纳米结构组成，粒子直径约为 50 nm。

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本文编号：2712177