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不同贵金属修饰的氧化锌复合物性能研究

作　者: 常勇刚
导　师: 徐承天
学　校: 华东师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 氧化锌 贵金属(金,银,铂,钯) 光催化性能 光学性能 光催化机理
分类号: O614.241
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


如何提高金属氧化物半导体的光催化活性、光催化量子效率以及光催化反应速度是半导体光催化氧化技术研究的核心问题。其中,在半导体表面沉积贵金属被认为是一种可以提高光生电子和空穴分离的有效方法。本文分别在水热体系和醇热体系下制备了不同贵金属修饰的氧化锌复合物M/ZnO,根据M/ZnO降解罗丹明B的降解率来考察其光催化性能,并结合复合物的光学性能探讨其表面结构和电子结构。希望通过本研究,能够给氧化物半导体光催化剂、以及氧化物半导体光催化器件的研究提供一些思路,从而促进环境污染问题早日得到解决。研究内容主要包括：1.在水热体系条件下制备了Ag/ZnO复合物。同时,还发现在氧化锌的反应体系中加入硝酸银可以降低氧化锌表面上的缺陷和表面羟基的含量。通过考察不同银含量修饰的氧化锌降解罗丹明B的降解率,表明氧化锌结构对氧化锌光催化性能的影响与硝酸银的加入对氧化锌光催化性能的影响相比可以忽略。2.通过对在水热体系中合成的Pd/ZnO进行表征表明得到的产物为部分沉积在了氧化锌的表面,其余的则掺杂到了氧化锌的晶格当中。同时,还发现用钯修饰氧化锌不仅可以调节其能带结构,而且还影响了氧化锌上表面羟基的含量。前者使氧化锌的紫外吸收峰和荧光峰的位置发生了移动,后者影响了Pd/ZnO的光催化性能。当钯的修饰量达到最佳即4.07 at.% Pd/ZnO时,不仅可以促进光生电子和空穴的有效分离,而且可以增加氧化锌表面羟基的含量,从而提高氧化锌的光催化性能。3.通过在醇热体系中成功地合成了不同贵金属修饰的M(Au, Ag, Pt)/ZnO复合物,并对M(Au, Ag, Pt)/ZnO进行表征,结果表明贵金属的加入确实对氧化锌的光催化性能有很大的促进作用,且其都有其各自最佳的修饰量即0.00014 wt.%Au/ZnO、2.59 wt.% Ag/ZnO及0.46 wt.% Pt/ZnO。同时,还发现当在氧化锌的反应体系中加入不同贵金属个自的最佳负载量后,它们对氧化锌光催化性能提高的促进程度有所不同。其中,0.46 wt.% Pt/ZnO的光催化性能最好。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章 前言  11-20
  1.1 课题研究的目的和意义  11-12
  1.2 半导体光催化国内外研究进展  12-20
    1.2.1 半导体光催化氧化法  12-13
    1.2.2 半导体光催化剂的种类  13
    1.2.3 半导体光催化氧化作用原理  13-14
    1.2.4 半导体光催化作用的影响因素  14-17
    1.2.5 提高半导体光催化作用的方法  17-20
第二章 Ag/ZnO复合物的制备及性能表征  20-32
  2.1 引言  20-21
  2.2 实验部分  21-23
    2.2.1 实验试剂  21-22
    2.2.2 Ag/ZnO的制备  22
    2.2.3 Ag/ZnO的表征  22
    2.2.4 光催化测试  22-23
  2.3 结果和讨论  23-32
    2.3.1 产物Ag/ZnO的表征  23-27
    2.3.2 Ag/ZnO复合物光催化性能表征  27-32
第三章 Pd/ZnO复合物的制备及性能表征  32-51
  3.1 引言  32-33
  3.2 实验部分  33-35
    3.2.1 实验试剂  33
    3.2.2 钯修饰氧化锌(Pd/ZnO)的制备  33
    3.2.3 产物的表征  33-34
    3.2.4 光催化测试  34-35
  3.3 结果和讨论  35-51
    3.3.1 物相及形貌表征  35-40
    3.3.2 Pd/ZnO的光学性质  40-45
    3.3.3 Pd/ZnO的光催化性能及其机理  45-51
第四章 不同贵金属M(Au,Ag,Pt)/ZnO纳米复合物的制备及性能表征  51-65
  4.1 引言  51-52
  4.2 实验部分  52-54
    4.2.1 实验试剂  52
    4.2.2 不同贵金属修饰的氧化锌M(Au,Ag,Pt)/ZnO的制备  52-53
    4.2.3 M(Au,Ag,Pt)/ZnO的表征  53
    4.2.4 光催化测试  53-54
  4.3 结果和讨论  54-65
    4.3.1 贵金属修饰的ZnO的产物的表征  54-58
    4.3.2 贵金属修饰的ZnO的光催化性能  58-65
第五章 全文总结  65-67
参考文献  67-74
致谢  74-75
攻读硕士期间发表论文情况  75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅱ族金属元素及其化合物 > 锌副族（ⅡB族金属元素） > 锌Zn
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