学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

四枝杈纳米氧化锌成核机理、可控制备及性能研究

作　者: 王万君
导　师: 杨春生；郭守武
学　校: 上海交通大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 四枝杈纳米氧化锌 晶体成核 可控制备 光催化
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 123次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


四枝杈纳米氧化锌(T-ZnO)具有独特的物理化学、纳米三维结构等性能,在光电子器件、生物医药、信息技术及能源领域等具有广阔的应用前景。然而T-ZnO的成核机理研究及可控合成方法均存在缺陷,阻碍了更深入的认识T-ZnO及其应用开发。本文系统研究了T-ZnO的成核机理及形貌转变机制、可控制备条件,合成出结构和形貌可控的纳米T-ZnO,并研究了其光催化性质。利用热蒸发快速氧化法,在高温下成功获得T-ZnO的核结构,并通过控制反应条件,制备出结构和形貌可控的T-ZnO纳米材料。理论研究及实验现象分析均表明,T-ZnO晶核的形成符合“octa-twin”晶体成核模型。XRD、SAED及HRTEM分析表明,T-ZnO及其晶核具有相同的六方纤锌矿晶体结构;SEM及TEM表明制备的T-ZnO晶核可以作为枝杈的生长中心,并通过构建二维形核模型解释了成核过程与枝杈形貌之间的内在联系。分析发现,T-ZnO的枝杈类型有三棱柱型与六棱柱型,这些形貌的形成与成核时正负极性面的极性生长相关联。在氧气浓度过高时,T-ZnO核的负极性面能够长大形成额外的晶面,并在热应力作用下开裂。EDS表明T-ZnO及其核结构的锌氧浓度比大于1,单一枝杈内锌含量沿着枝杈生长方向逐渐降低。通过对比分析影响T-ZnO制备的主要因素:反应温度、氧气流速及氮气流速与T-ZnO的微观形貌及产率的关系,确定制备高产率、高质量T-ZnO的反应条件。将所制备的高质量T-ZnO用于光催化降解甲基橙性能实验,研究表明T-ZnO具有优异的光催化性能。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-25
  1.1 引言  9-11
  1.2 ZnO 的晶体结构  11-13
  1.3 ZnO 的性能  13-14
  1.4 ZnO 纳米材料的研究现状  14-24
    1.4.1 ZnO 纳米材料的形貌  14-15
    1.4.2 ZnO 纳米材料的制备方法  15-18
    1.4.3 ZnO 纳米材料的形成机理  18-21
    1.4.4 ZnO 纳米材料的应用  21-24
  1.5 论文选题背景、研究目标及方案  24-25
第二章 实验原料、仪器设备简介  25-29
  2.1 T-ZnO 合成装置  25
  2.2 实验分析仪器设备  25-27
  2.3 其他仪器设备  27-28
  2.4 实验原料及试剂  28-29
第三章 T-ZnO 的成核机理及形貌转变机制  29-48
  3.1 引言  29
  3.2 T-ZnO 成核机理及模型简介  29-31
  3.3 实验方法  31-32
  3.4 T-ZnO 的成核机理及形貌转变机制  32-36
    3.4.1 T-ZnO 核结构可控合成的理论  32-33
    3.4.2 T-ZnO 成核、晶体结构及形貌转变的理论基础  33-36
  3.5 T-ZnO 成核机理与形貌转变机制的实验证明  36-41
    3.5.1 微观形貌分析  36-39
    3.5.2 晶体结构分析  39-41
  3.6 T-ZnO 形貌转变机制  41-46
    3.6.1 三棱柱结构枝杈T-ZnO 的形成  41-42
    3.6.2 六棱柱结构枝杈T-ZnO 的形成  42-43
    3.6.3 文中所用模型的实验证明分析  43-44
    3.6.4 三棱柱枝杈的开裂分析  44-46
  3.7 本章小结  46-48
第四章 T-ZnO 的可控制备  48-57
  4.1 引言  48-49
  4.2 实验简介  49
  4.3 结果与讨论  49-55
    4.3.1 反应温度对T-ZnO 制备过程的影响  49-51
    4.3.2 氧气流速对T-ZnO 制备过程的影响  51-52
    4.3.3 氮气流速对T-ZnO 制备过程的影响  52-53
    4.3.4 T-ZnO 制备的实验条件筛选  53-55
    4.3.5 T-ZnO 的表征  55
  4.4 本章小结  55-57
第五章 T-ZnO 的光催化性能  57-66
  5.1 引言  57-58
  5.2 半导体纳米材料光催化机理  58-59
  5.3 实验方法  59-60
  5.4 结果与讨论  60-65
    5.4.1 光催化动力学分析  60-61
    5.4.2 T-ZnO 合成动力学因素对光催化率的影响  61-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章 总结  66-68
参考文献  68-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  76-78

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能,TQ424.19
  3. 可磁分离的TiO2基光催化纳米纤维的制备研究,TB383.1
  4. Fe，V共掺杂TiO2催化剂的合成、表征及其性能研究,O614.411
  5. 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
  6. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  7. 功能化纳米二氧化钛多孔材料的制备、表征及性能研究,TB383.1
  8. 生物催化/光催化联合降解毒死蜱的研究,X592
  9. 铁、镧掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究,O614.411
  10. 基于绿色化学理念的纳米硫化镉的合成及应用,O614.242
  11. 半导体光催化材料的制备及其光催化性能研究,O643.36
  12. 微囊藻毒素的降解与消除方法研究,X173
  13. 多孔氧化铜空心微球的制备及表征,O614.121
  14. 纳米LaFeO3的可控合成及其与TiO2桥联复合光催化剂建构,O643.36
  15. 基于微乳液体系制备ZnO光催化材料,O614.241
  16. 晶相可控的纳米TiO2制备及性能研究,TB383.1
  17. 水热及微波水热法合成超细纳米TiO2的研究,TB383.1
  18. 复合纤维BiVO4的制备及其对印染废水的可见光催化性能研究,X791
  19. 高活性锐钛型二氧化钛的制备及其在分解水制氢中的应用,TQ116.2
  20. 静电纺丝制备复合纳米纤维材料,TB383.1
  21. 卤化银/导电高分子复合纳米材料的合成及其光催化性能研究,TB383.1

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
© 2012 www.xueweilunwen.com