ZnO微结构的合成、改性及其气敏和光催化特性研究

发布时间：2017-05-24 23:08

  本文关键词：ZnO微结构的合成、改性及其气敏和光催化特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Zn O作为一种宽禁带、高激子结合能的半导体材料,由于其成本低,光敏性好,氧化性强、无毒性以及优良的化学稳定性等特点被广泛应用于气敏和光催化领域。因此,对Zn O材料的制备、改性、气敏和光催化特性研究引起了科研工作者广泛的研究兴趣。本文采用水热法制备出ZnO纳米线结构,研究了对VOCs的气敏特性;同时,通过对花状Zn O微结构进行Mn掺杂来研究掺杂后形貌及晶体结构的变化,并研究了其的气敏和光催化特性,通过分析可以得出以下结论:(1)采用水热法合成了Zn O纳米线结构,研究了基于ZnO纳米线的气体传感器对VOCs的气敏特性,在最佳工作温度200℃下,对500ppb的乙醇和丙酮气体的灵敏度可达4.58和2.63,且传感器的最低检测极限为50ppb。(2)通过沉淀法制备出的纯的和不同Mn掺杂浓度(0.25 mol%,0.5mol%,1.0 mol%和3.0 mol%)的Zn O微结构进行表征,发现随着Mn掺杂浓度的增加,花状Zn O微球变得越来越小且结构越来越松散,而且在Zn O微结构的表面发现负载着Mn3O4纳米颗粒。(3)将纯的和不同Mn掺杂浓度(0.25 mol%,0.5 mol%,1.0 mol%和3.0mol%)的花状Zn O微结构的气体传感器置于100ppm丙酮、乙醇和甲苯气体中进行气敏特性测试,发现所有传感器的最佳工作温度均为200℃,Mn掺杂后提高了Zn O微结构的气敏特性。当锰掺杂浓度为0.5 mol%时,对目标气体的灵敏度达到最优,且对丙酮的响应灵敏度高于乙醇和甲苯。(4)以紫外灯为光源,甲基橙溶液为模拟污染物,研究了不同Mn掺杂量(0.25 mol%,0.5 mol%和1.0 mol%)对花状ZnO微结构光催化性能的影响,Mn掺杂可以提高Zn O的光催化活性。
【关键词】：氧化锌 Mn掺杂 气敏特性 光催化性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.41
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 ZnO的结构特点10-11
• 1.3 ZnO材料的制备11-16
• 1.4 ZnO的气敏特性16-21
• 1.4.1 ZnO气体传感器的制作与测试方法16-17
• 1.4.2 ZnO气体传感器的性能指标17-18
• 1.4.3 ZnO气体传感器的工作机理18-20
• 1.4.4 ZnO气体传感器的改性方法20-21
• 1.5 ZnO光催化特性21-23
• 1.5.1 ZnO光催化机理21-22
• 1.5.2 ZnO光催化性能的改性22-23
• 1.6 本论文的研究意义及内容23-26
• 1.6.1 研究意义23
• 1.6.2 研究内容23-26
• 第二章 Zn O纳米线的合成及其对挥发性有机化合物的气敏特性研究26-34
• 2.1 前言26
• 2.2 实验准备26-28
• 2.2.1 实验试剂及仪器26-27
• 2.2.2 表征分析方法27-28
• 2.3 实验28-30
• 2.3.1 ZnO纳米线的制备28-29
• 2.3.2 ZnO纳米线的表征29-30
• 2.4 传感器气敏性能的测试30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 Mn掺杂花状ZnO微结构的制备及气敏特性34-50
• 3.1 前言34
• 3.2 Mn掺杂花状ZnO微结构的制备及表征34-40
• 3.2.1 Mn掺杂花状Zn O微结构的制备34-35
• 3.2.2 Mn掺杂花状Zn O微结构的表征35-40
• 3.3 Mn掺杂花状ZnO微结构的气敏特性40-47
• 3.4 本章小结47-50
• 第四章 Mn掺杂花状ZnO微结构的光催化特性50-54
• 4.1 前言50
• 4.2 催化性能评价50-51
• 4.3 实验过程与结果分析51-53
• 4.3.1 实验过程与结果51-52
• 4.3.2 实验结果分析52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 工作总结54-55
• 5.2 工作展望55-56
• 参考文献56-66
• 致谢66-68
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果68

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本文编号：392203