三维花状ZnO纳米复合材料的制备及光催化性能
发布时间：2023-03-19 10:47
光催化技术作为一种可持续的绿色技术,因其在能源再生和环境修复等领域的广泛应用而受到极大的关注,特别是半导体在光催化降解水体中有机污染物方面的应用。光催化的效率主要受到催化剂对光的响应范围、光生电子-空穴对的复合效率以及光催化剂中可能存在的化学反应位点等方面的影响。纳米复合光催化剂由于能够改善纯组分光催化剂的带隙位置和结构性能,因此具有比纯组分光催化剂更优异的光催化效率,其中氧化锌纳米复合材料作为一种高效、多功能的能量转换和光化学反应材料有着巨大的应用潜力。本论文针对光催化剂的一些弊端,合成了一种具有较高吸附能力的3D花状ZnO纳米材料,并通过使用Ag和Cu2O来修饰改性ZnO表面,从而得到纳米复合材料,来拓宽ZnO的光响应范围,提高电子-空穴对的分离效率,以增强其光催化效率;并且探究了ZnO复合材料的光催化性能和催化机理。具体的研究内容包括如下几点:1)以沉淀法合成了具有高分散性的纳米球的直径约为1600 nm的3D花状ZnO材料,然后分别利用光还原法和化学还原法将Ag和Cu2O负载到ZnO上,得到一系列ZnO的纳米复合材料,最后将所制备的催...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 半导体光催化的概述
1.2.1 半导体光催化的原理
1.2.2 半导体光催化剂的能带结构
1.2.3 半导体光催化剂的界面性质
1.2.4 半导体光催化剂的光腐蚀
1.2.5 纳米半导体材料的表征方法
1.2.6 纳米半导体材料的应用
1.3 ZnO光催化剂概述
1.3.1 ZnO的基本性质和晶体结构
1.3.2 ZnO的制备方法
1.3.3 ZnO的光催化反应
1.3.4 ZnO纳米晶体的结构
1.4 纳米半导体复合材料的制备方法
1.4.1 沉淀法
1.4.2 原位自组装法
1.4.3 水热法
1.4.4 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)
1.4.5 超声微波辅助法
1.4.6 模板法
1.5 本文设计思路与研究内容
第2章 ZnO复合材料的制备及表征
2.1 前言
2.2 实验试剂和实验仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 三维花状纳米复合材料的制备原理及方案
2.3.2 三维花状纳米复合材料的形成原理
2.4 复合材料的表征
2.4.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)表征
2.4.2 场发射扫描电子显微镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)表征
2.4.3 X射线衍射(XRD)表征
2.4.4 X射线电子能谱(XPS)表征
2.4.5 比表面积和孔特性(BET)表征
2.4.6 三维花状纳米复合材料的粒径大小及分布表征
2.4.7 光致发光(PL)表征
2.4.8 紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Visible DRS)表征
2.5 实验结果与讨论
2.5.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.5.2 场发射扫描电子显微镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)
2.5.3 X射线衍射(XRD)
2.5.4 X射线电子能谱(XPS)
2.5.5 比表面积和孔特性(BET)
2.5.6 三维花状纳米复合材料的粒径大小及分布
2.5.7 光致发光(PL)
2.5.8 紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Visible DRS)
2.6 本章小结
第3章 ZnO复合材料的光催化性能
3.1 前言
3.2 实验试剂和实验仪器
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 复合材料的光催化性能
3.3.1 有机染料刚果红的性质
3.3.2 光催化实验过程
3.3.3 刚果红溶液最大吸收峰的确定
3.3.4 降解时间对光催化效率的影响
3.3.5 光催化动力学研究
3.3.6 Ag@Cu2O/ZnO催化剂的稳定性
3.4 Ag@Cu2O/ZnO纳米复合材料光催化机理研究
3.4.1 光催化剂反应中的自由基检测
3.4.2 Ag@Cu2O/ZnO光催化还原机理实验
3.4.3 Ag@Cu2O/ZnO的光催化机理讨论
3.5 本章小结
第4章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
发表论文和参与科研情况说明
致谢
本文编号：3765113
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 半导体光催化的概述
1.2.1 半导体光催化的原理
1.2.2 半导体光催化剂的能带结构
1.2.3 半导体光催化剂的界面性质
1.2.4 半导体光催化剂的光腐蚀
1.2.5 纳米半导体材料的表征方法
1.2.6 纳米半导体材料的应用
1.3 ZnO光催化剂概述
1.3.1 ZnO的基本性质和晶体结构
1.3.2 ZnO的制备方法
1.3.3 ZnO的光催化反应
1.3.4 ZnO纳米晶体的结构
1.4 纳米半导体复合材料的制备方法
1.4.1 沉淀法
1.4.2 原位自组装法
1.4.3 水热法
1.4.4 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)
1.4.5 超声微波辅助法
1.4.6 模板法
1.5 本文设计思路与研究内容
第2章 ZnO复合材料的制备及表征
2.1 前言
2.2 实验试剂和实验仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 三维花状纳米复合材料的制备原理及方案
2.3.2 三维花状纳米复合材料的形成原理
2.4 复合材料的表征
2.4.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)表征
2.4.2 场发射扫描电子显微镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)表征
2.4.3 X射线衍射(XRD)表征
2.4.4 X射线电子能谱(XPS)表征
2.4.5 比表面积和孔特性(BET)表征
2.4.6 三维花状纳米复合材料的粒径大小及分布表征
2.4.7 光致发光(PL)表征
2.4.8 紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Visible DRS)表征
2.5 实验结果与讨论
2.5.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.5.2 场发射扫描电子显微镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)
2.5.3 X射线衍射(XRD)
2.5.4 X射线电子能谱(XPS)
2.5.5 比表面积和孔特性(BET)
2.5.6 三维花状纳米复合材料的粒径大小及分布
2.5.7 光致发光(PL)
2.5.8 紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Visible DRS)
2.6 本章小结
第3章 ZnO复合材料的光催化性能
3.1 前言
3.2 实验试剂和实验仪器
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 复合材料的光催化性能
3.3.1 有机染料刚果红的性质
3.3.2 光催化实验过程
3.3.3 刚果红溶液最大吸收峰的确定
3.3.4 降解时间对光催化效率的影响
3.3.5 光催化动力学研究
3.3.6 Ag@Cu2O/ZnO催化剂的稳定性
3.4 Ag@Cu2O/ZnO纳米复合材料光催化机理研究
3.4.1 光催化剂反应中的自由基检测
3.4.2 Ag@Cu2O/ZnO光催化还原机理实验
3.4.3 Ag@Cu2O/ZnO的光催化机理讨论
3.5 本章小结
第4章 结论与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
发表论文和参与科研情况说明
致谢
本文编号：3765113
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