氧化锌基半导体材料光催化降解苯酚的性能研究

发布时间：2022-01-06 19:04

　　随着工业的发展、环境污染以及能源短缺问题日益严重,利用无污染的绿色化学手段解决此类问题成为了重中之重。众所周知,半导体光催化技术凭借其绿色、环保、可持续等特性被广泛应用于光催化降解领域。近年来,很多半导体材料应用到光催化技术当中,其中ZnO作为一种宽带隙（3.37 e V）的半导体,因其形貌丰富、成本低等优点,在光催化降解有机污染物方面受到了广泛的关注。然而,由于ZnO的带隙较宽,只能吸收紫外光（大概占整个太阳光谱的4%）,导致ZnO半导体材料的应用受到了很大的限制。另外,ZnO的光生电子-空穴对复合速率较快,从而极大地制约了其光催化性能的提升。为此,我们通过构筑异质结的方法制备二元/三元复合半导体材料来增强其光电性能,提高材料的光催化降解活性。同时,对所构成的二元/三元复合半导体材料表/界面的光生电荷行为与光催化活性之间的关联也进行了深入地研究。主要的研究工作如下:1.采用简单的水热法和溶剂热法合成了BiOI/ZnO二元复合物,在不同光源的照射下测试了其降解苯酚的活性。利用自由基捕获性实验、表面光电压、瞬态光电压、荧光等测试对光催化降解苯酚的机理做出合理解释。2.采用水热法、光还原法... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

半导体光催化剂相对于水中各种氧化还原对的能级位置

—半导体复合结构是非常必要的。金属—半导体异质结一般通过化学法、溶剂热法、光沉积法、溅射法、脉冲电沉积法和物理气相沉积法等制备。在金属与半导体的协同效应促进下，金属—半导体二元复合物的光催化活性明显高于单纯的金属或者半导体。其光催化活性的提高主要是由于局域表面等离子体共振效应(a)和肖特基势垒(b)的影响。离子共振效应（a）：当入射光的频率与自由电子的自然频率相匹配时，震荡幅度达到最大值，通过此现象产生的共振光子波长称为 LSPR 波长。因此，通过负载贵金属到半导体表面所产生的局域表面等离子体共振效应将会使半导体的吸收扩展到可见光甚至红外光区。例如，Jessica 等人采用静电自组装法获得了一种由 Au NPs 为核，CdSe 为壳的近红外核壳结构，然后通过 Cd2+/Cu+离子交换和随后的空位掺杂产生了带有 Plasmon 响应的金属—半导体核壳结构（如图 1.2）。此研究表明所合成的样品中金属和带有空位掺杂的半导体是分离的，但样品中表现出了个体之间存在紧密的关系。

1.3 半导体和金属接触之前（a）和接触之后（b）的肖特基势垒[ig 1.3 Formation of the Schottky barrier between MOs and NMs(a) befcontact and(b) after contact[18].2 年 Wang 等人通过光还原的方法成功地制备了 Pd 修饰的顶多孔/底的 TiO2。由于 TiO2和 Pd 之间的肖特基结的形成促进了电子传输，子和空穴的复合，因此表现出较好降解有机染料甲基蓝（MB）和hB）的效果。此工作中对于 Pd 负载 TiO2的光催化反应机理进行了，如图 1.4 所示。在照光的条件下，N 和 F 掺杂的 TiO2价带上的电，由于 Pd 较大的功函（5.12 eV）促进了 Ti 3d 轨道上的电子迁移大地促进了光生电荷的分离，抑制了复合。众所周知，MB 的 HO 能级分别是 4.25 eV 和 6.11 eV，RhB 的 HOMO 和 LUMO 能级分

【参考文献】：
期刊论文
[1]CaSb2O6∶Bi3+,Eu3+荧光粉的制备和发光性质[J]. 陈东菊,汤利,林利添,邓超,曹丽伟,孟建新.  无机化学学报. 2015(12)



本文编号：3573004