纳米ZnGa 2 O 4 的合成、能带调控及光催化研究
发布时间：2022-01-05 13:41
ZnGa2O4是立方晶系的宽带隙半导体,是一种具有很高化学稳定性的尖晶石结构的复合氧化物。本课题以Na3C6H5O7、Zn（NO3）2、Ga（NO3）3为原料,采用水热法制备Zn Ga2O4光催化材料;分别以Na3C6H5O7、Zn（NO3）2、Ga（NO3）3、Cr（NO3）3、Ni（NO3）2、Co（NO3）2为原料,采用水热制备了Cr3+、Ni2+、Co2+等金属离子掺杂的Zn Ga2O4光催化材料;以Zn Ga2O4、CO（NH2）2为原料,采用水热法及高温氮化制备了非金属离子N掺杂的Zn Ga2O4光催化材料。通过UV-Vis DRS光谱对光催化材料的吸收阈值及材料的禁带宽度进行表征,通过光催化降解测试及光催化产氢测试对光催化材料的催化性能进行表征。采用水热法制备纳米Zn Ga2O4光催化材料,当保温时间为24 h,水热温度为160℃,柠檬酸钠与金属离子的比例为5:2时,Zn Ga2O4材料的尺寸为10 nm,禁带宽度为3.9 e V。样品降解罗丹明B的速率最快,降解率达到90%,Zn Ga2O4样品的产氢量为184.7μmol/g。采用水热法制备了Cr3+、Ni2+、Co2...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光解水基本原理示意图
第2章实验内容-11-图2水热法制备纳米ZnGa2O4的流程图Fig.2Flowchartofpreparationofnano-ZnGa2O4byhydrothermalmethod2.2.2掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+的ZnGa2O4的制备制备掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+ZnGa2O4的流程图如图3所示，具体试验步骤如下：称取适量的Zn(NO3)2·6H2O、Ga(NO3)3·9H2O、Cr(NO3)3·9H2O或Ni(NO3)2·6H2O或Co(NO3)2·6H2O依次加入到70ml去离子水中；在室温下搅拌15min后得到Zn2+、Ga3+、Cr3+或Ni2+或Co2+的溶液；上述两溶液混合搅拌15min后，加入Na3C6H5O7·2H2O，待Na3C6H5O7·2H2O溶解后，按照1:3（浓氨水：水）的比例配置氨水，用配置的氨水调节溶液的pH到碱性（pH=8）；将溶液搅拌30min后，将混合溶液转移至100mL反应釜，水热时间24h；待冷却至室温，利用离心的方式洗涤沉淀物多次；将沉淀物置于鼓风干燥箱内进行干燥处理；充分研磨样品并放入高温箱式炉中进行煅烧处理；即可得到掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+的ZnGa2O4样品。
华北理工大学硕士学位论文-12-图3制备掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+的ZnGa2O4的流程图Fig.3FlowchartforpreparingZnGa2O4dopedwithCr3+,Ni2+andCo2+2.2.3掺杂N的ZnGa2O4的制备高温固相法制备N掺杂ZnGa2O4的流程图如图4所示，具体试验步骤如下：按摩尔比称取2.2.1制备的性能最佳的ZnGa2O4的样品和CO(NH2)2，放到玛瑙研钵中，研磨十分钟至研磨充分，放到高温箱式炉中煅烧，再次研磨即可得到N掺杂ZnGa2O4样品。实验中要严格控制单一变量，将CO(NH2)2占ZnGa2O4的比例分别定为1%、3%、5%、7%、9%，将煅烧温度分别定为500℃、600℃、700℃、800℃、900℃，将保温时间分别定为1h、3h、5h、7h、9h。
【参考文献】：
期刊论文
[1]透明导电石墨烯柔性衬底上ZnO纳米管的制备及其光催化性能研究（英文）[J]. 于琦,林锐,姜立运,万家炜,陈晨. Science China Materials. 2018(07)
[2]ZnWO4-ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能[J]. 郝艳艳,张影,赵琳,阎松. 人工晶体学报. 2017(03)
[3]催化剂对TiO2薄膜性能的影响[J]. 陈倩,刘涛. 榆林学院学报. 2011(06)
[4]表面活性剂对水热制备钨酸铋形貌及光催化性能的影响[J]. 黄毅,吴季怀,黄妙良,林建明,黄昀昉. 中国科学:化学. 2011(01)
[5]La掺杂纳米TiO2的制备及其节能灯光催化性能研究[J]. 李桂花. 陶瓷学报. 2010(01)
[6]溶胶-凝胶法合成LiTaO3粉体的烧结和介电性能[J]. 胡建辉,刘艳改,范佶,卫礼贤,房明浩,黄朝晖. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[7]TiO2光催化氧化法深度处理印染废水的研究[J]. 孙广垠,宋吉娜,张娟. 工业水处理. 2009(08)
[8]Cd2+掺杂ZnWO4纳米棒的合成和光致发光性能研究[J]. 曹广胜,季佳秀,王洪伟,董承武. 无机化学学报. 2009(07)
[9]溶胶-凝胶法合成ZnGa2O4∶Eu及其光学性能[J]. 刘晴,邓佳闽,李友芬. 北京化工大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]负载型TiO2光催化薄膜结构控制及光催化活性[J]. 张剑平,孙召梅,施利毅,贾桂玲,谢晓峰,饶薇薇,朱永法. 无机材料学报. 2005(05)
本文编号：3570451
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光解水基本原理示意图
第2章实验内容-11-图2水热法制备纳米ZnGa2O4的流程图Fig.2Flowchartofpreparationofnano-ZnGa2O4byhydrothermalmethod2.2.2掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+的ZnGa2O4的制备制备掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+ZnGa2O4的流程图如图3所示，具体试验步骤如下：称取适量的Zn(NO3)2·6H2O、Ga(NO3)3·9H2O、Cr(NO3)3·9H2O或Ni(NO3)2·6H2O或Co(NO3)2·6H2O依次加入到70ml去离子水中；在室温下搅拌15min后得到Zn2+、Ga3+、Cr3+或Ni2+或Co2+的溶液；上述两溶液混合搅拌15min后，加入Na3C6H5O7·2H2O，待Na3C6H5O7·2H2O溶解后，按照1:3（浓氨水：水）的比例配置氨水，用配置的氨水调节溶液的pH到碱性（pH=8）；将溶液搅拌30min后，将混合溶液转移至100mL反应釜，水热时间24h；待冷却至室温，利用离心的方式洗涤沉淀物多次；将沉淀物置于鼓风干燥箱内进行干燥处理；充分研磨样品并放入高温箱式炉中进行煅烧处理；即可得到掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+的ZnGa2O4样品。
华北理工大学硕士学位论文-12-图3制备掺杂Cr3+、Ni2+、Co2+的ZnGa2O4的流程图Fig.3FlowchartforpreparingZnGa2O4dopedwithCr3+,Ni2+andCo2+2.2.3掺杂N的ZnGa2O4的制备高温固相法制备N掺杂ZnGa2O4的流程图如图4所示，具体试验步骤如下：按摩尔比称取2.2.1制备的性能最佳的ZnGa2O4的样品和CO(NH2)2，放到玛瑙研钵中，研磨十分钟至研磨充分，放到高温箱式炉中煅烧，再次研磨即可得到N掺杂ZnGa2O4样品。实验中要严格控制单一变量，将CO(NH2)2占ZnGa2O4的比例分别定为1%、3%、5%、7%、9%，将煅烧温度分别定为500℃、600℃、700℃、800℃、900℃，将保温时间分别定为1h、3h、5h、7h、9h。
【参考文献】：
期刊论文
[1]透明导电石墨烯柔性衬底上ZnO纳米管的制备及其光催化性能研究（英文）[J]. 于琦,林锐,姜立运,万家炜,陈晨. Science China Materials. 2018(07)
[2]ZnWO4-ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能[J]. 郝艳艳,张影,赵琳,阎松. 人工晶体学报. 2017(03)
[3]催化剂对TiO2薄膜性能的影响[J]. 陈倩,刘涛. 榆林学院学报. 2011(06)
[4]表面活性剂对水热制备钨酸铋形貌及光催化性能的影响[J]. 黄毅,吴季怀,黄妙良,林建明,黄昀昉. 中国科学:化学. 2011(01)
[5]La掺杂纳米TiO2的制备及其节能灯光催化性能研究[J]. 李桂花. 陶瓷学报. 2010(01)
[6]溶胶-凝胶法合成LiTaO3粉体的烧结和介电性能[J]. 胡建辉,刘艳改,范佶,卫礼贤,房明浩,黄朝晖. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[7]TiO2光催化氧化法深度处理印染废水的研究[J]. 孙广垠,宋吉娜,张娟. 工业水处理. 2009(08)
[8]Cd2+掺杂ZnWO4纳米棒的合成和光致发光性能研究[J]. 曹广胜,季佳秀,王洪伟,董承武. 无机化学学报. 2009(07)
[9]溶胶-凝胶法合成ZnGa2O4∶Eu及其光学性能[J]. 刘晴,邓佳闽,李友芬. 北京化工大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]负载型TiO2光催化薄膜结构控制及光催化活性[J]. 张剑平,孙召梅,施利毅,贾桂玲,谢晓峰,饶薇薇,朱永法. 无机材料学报. 2005(05)
本文编号：3570451
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3570451.html
教材专著
