Ⅱ-Ⅵ族半导体微纳结构设计制备及其光催化性能研究

发布时间：2020-10-25 02:20

　　 Ⅱ-Ⅵ族半导体具有特殊的光电性质,在众多领域中都有所应用。其中ZnO和ZnSe一直是半导体光催化中的研究热点。由于半导体材料的微观形貌对其性能有很大的影响,因此通过微纳结构设计控制合成材料的微观形貌有着重要的科学研究价值。不同微观形貌的ZnO、ZnSe半导体材料光催化活性不同,且两者通过耦合形成Type-II型异质结后,复合材料的光催化活性明显提升。1、本文通过简单的水热法合成了棒状、块状、花状三种形貌的ZnO微纳结构。通过在ZnO水热生长过程中添加不同的衬底来调控产物的形貌结构。结果显示,当未加入衬底时,合成产物形貌为棒状ZnO;加入石墨作为衬底时,合成产物为块状ZnO与Zn(OH)_2块状混合物;而加入石墨烯作为衬底时,则合成了具有良好的三维花状结构的ZnO。并分析了不同衬底在ZnO生长过程对其形貌变化影响的机理。通过光催化降解甲基橙溶液考察了三种形貌ZnO材料的光催化活性,实验结果表明三维花状的ZnO具有更好的光催化活性。2、通过改变乙二胺的量,使用简单的溶剂热法合成了微球状和微片状两种不同形貌的ZnSe微纳结构材料。为了改善其生长过程中出现的ZnSe团聚现象,加入水合联氨作为络合剂制备了单分散性良好的ZnSe微球和ZnSe微片。同时分析了乙二胺与水合联氨在ZnSe生长过程中所起的作用。通过光催化降解甲基橙溶液考察了ZnSe的光催化活性,其中具有较大的比表面积ZnSe微片表现出更高的光催化活性。3、在成功制备ZnO、ZnSe的基础上,以水热法合成的ZnO棒作为Zn源,通过改变氨水的浓度,合成了ZnO棒/ZnSe微球、ZnO棒/ZnSe微片两种异质结复合材料。并考察了氨水、硼氢化钠在异质结生长过程中对其形貌变化影响的机理。光催化降解甲基橙溶液实验结果表明,两种异质结复合材料的光催化活性均比单一的ZnO或ZnSe光催化活性高得多。其中ZnO棒/ZnSe微片的光催化活性最高。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O643.36;O644.1
【部分图文】：

江苏大学硕士学位论文相法相法通常以惰性气体作为载体将 Zn 源带入含氧的超高温度环境下，利用巨大温度差，使其在气相中发生化学反应，来获得 ZnO 晶体材料。其中相沉积法、化学气相沉积法、金属有机化合物气相沉积法、热蒸发法等。中林课题组通过热蒸发法，同时控制源材料的摩尔量，合成环境的区域温动力学的角度出发，利用ZnO生长的各向异性合成了许多具有不同形貌的如图 1.1 所示[71]。

图 1.2 ZnO 纳米线的低倍和高倍 SEM 图片[73]Fig.1.2 Low- and high-magnification SEM images of ZnO Nanowires[73]m 等人通过简单的金属有机化学气相沉积以二乙基锌和氧气作为原材料，态二乙基锌的运载体，在逐渐改变衬底温度下，经反应沉积十分钟，合成较好的 ZnO 纳米棒，如图 1.3 所示[74]。

II-VI 族半导体微纳结构设计制备及其光催化性能研究图 1.2 ZnO 纳米线的低倍和高倍 SEM 图片[73]Fig.1.2 Low- and high-magnification SEM images of ZnO Nanowires[73]m 等人通过简单的金属有机化学气相沉积以二乙基锌和氧气作为原材料，态二乙基锌的运载体，在逐渐改变衬底温度下，经反应沉积十分钟，合成较好的 ZnO 纳米棒，如图 1.3 所示[74]。
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本文编号：2855310