(GaN) 1-x (ZnO) x 固溶体纳米线成分和晶面调控及光催化性能研究

发布时间：2023-11-23 20:04

　　近年来,环境污染和能源短缺成两大全球关注的问题。半导体光催化技术是一种新型绿色技术,可以利用太阳光降解有机污染物、分解水和还原二氧化碳,把太阳能转化为化学能。氮化镓和氧化锌是两种重要的半导体光催化材料。虽然这两种材料的能带间隙较宽,只能利用紫外光,但是它们可以形成与其晶体结构一样的固溶体材料。另外,理论计算表明(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体的导带底主要由Ga的4s和4p轨道构成,价带顶主要由Zn的3d轨道和N的2p轨道构成,其价带处会产生一个p-d轨道排斥作用使其价带上升,实现能带间隙减小。因此,通过调节(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体材料中ZnO或者GaN的含量可以实现连续调控其能带结构。另外,一维结构的催化剂具有大的比表面积,在光催化反应中能够提供更多的反应活性位点。本文中我们报道了通过成分和晶面调控提高(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米线的光电和光催化性能。我们先合成ZnGa₂O₄作为前驱体,再通...

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中文摘要
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第1章 绪论
    1.1 光催化的发展历程
    1.2 光催化的原理及应用
        1.2.1 光催化定义
        1.2.2 光催化反应机理
        1.2.3 光催化材料的应用
    1.3 光催化的机遇和挑战
    1.4 提升光催化性能的方法
        1.4.1 调控光催化材料的能带结构
        1.4.2 调控光催化材料的形貌
    1.5 (GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体材料的研究进展
        1.5.1 (GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体材料概述
        1.5.2 (GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体的合成及表征
    1.6 课题的意义及主要研究工作
第2章 实验药品、装置及制备方法
    2.1 实验药品及设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验设备
    2.2 一维(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米线的制备
        2.2.1 前驱体的制备
        2.2.2 硅基底的处理
        2.2.3 合成(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米线
        2.2.4 沉积助催化剂
    2.3 材料的表征方法
    2.4 材料的性能测试
        2.4.1 纳米线光电性能测试
        2.4.2 光催化水分解性能测试
        2.4.3 光催化二氧化碳还原性能测试
        2.4.4 光催化降解测试
第3章 (GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米线的表征分析
    3.1 生长温度对纳米线形貌和成分的影响
    3.2 不同形貌纳米线的能带结构分析
    3.3 不同形貌纳米线的物相结构和微观结构分析
    3.4 不同形貌纳米线的光电性能测试
    3.5 小结
第4章 光催化性能测试
    4.1 二氧化碳光还原性能测试
        4.1.1 不同形貌纳米线的性能分析
        4.1.2 纳米线稳定性测试
        4.1.3 沉积助催化剂对光还原性能的影响
        4.1.4 纳米线与粉末样品的性能对比
        4.1.5 小结
    4.2 水分解性能测试
        4.2.1 不同形貌纳米线的性能分析
        4.2.2 纳米线与粉末样品的性能对比
        4.2.3 小结
    4.3 降解性能测试
        4.3.1 不同形貌纳米线的性能分析
        4.3.2 纳米线与粉末样品的性能对比
        4.3.3 小结
第5章 全文结论
    5.1 全文总结
    5.2 工作创新点
参考文献
发表论文和参加科研活动说明
致谢



本文编号：3866110