多元素修饰ZnO基纳米材料的合成及其光催化性能研究

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ZnO纳米材料由于在光催化领域特殊的优势,近年来一直获得大家的广泛关注。本文从ZnO的不同改性手段入手,系统研究其光催化性能及催化机理。  首先通过甘氨酸-硝酸锌燃烧法制备出了不同碳修饰量的氧化锌纳米粒子,并对其光催化能力和机理进行研究。结果显示,与纯氧化锌相比,光催化能力提高433%。  其次,在此基础上,进一步对碳修饰的氧化锌进行改性以进一步提高其催化性能。以硝酸锌为银源,进行一个贵金属的表面沉积修饰。各种表征结果和光催化实验结果显示,银和碳共修饰的氧化锌的光响应范围进一步拓展到可见光区,能够加大可见光利用率。并且研究结果得出银的最佳摩尔掺杂量为锌的2%,此时光催化效率进一步提高150%。  最后,不限于碳、银元素的限制,我们使用了锂、铝、氮、磷等多种元素对氧化锌材料进行了修饰改性,并详细研究了这四种元素的掺杂对氧化锌形貌性质等方面的影响,并将这些影响与其对应的光催化效果进行了联系,得出了金属元素和非金属元素的掺杂对氧化锌的影响。对金属元素而言,我们得到了阳离子取代型固溶体。氧化态和离子的半径是影响因素。而换到非金属元素时,我们得到的是阴离子取代型固溶体。能实现P型半导体转换的元素具有更好的效果。
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