ZnO納米結構的制備及其光、光電催化性能.pdf

1、近年來，金屬氧化物半導體納米材料光催化過程具有降解效率高、穩定性好、易于合成及無毒環保等優點，在污水處理領域得到了廣泛關注。在眾多的金屬氧化物半導體材料中，ZnO作為一種 n型直接寬帶隙半導體材料，已被證明在紫外光條件下具有更高的光催化活性，然而，光生載流子復合率較高，降低其降解效率，以及催化劑的分離回收、再利用較難?；诖?，本文通過在金屬襯底上合成ZnO納米材料，無需分離回收，同時利用金屬做電極構成光電催化體系，研究該體系光、光電催化

2、性能，討論其催化機制及影響催化性能的因素。主要結果如下：
　　首先，采用化學溶液法，以Ag棒為襯底，調控氨水在生長液中的滴加量，分別制備了三種近似垂直于襯底生長的ZnO納米棒陣列。所得樣品均為六角纖鋅礦結構，直徑約為300nm～400nm，禁帶寬度均在3.1eV左右。三種樣品中，氨水滴加量為4ml的樣品光催化降解羅丹明B的效果最好。PL表征結果顯示，該樣品表面氧空位濃度高于其他兩個樣品，高的氧空位濃度可能導致了樣品高光催化活性。<

3、br>　　選取氨水滴加量為4ml的樣品構光電催化系統，研究了實驗參數對光電催化降解效率的影響，實驗結果顯示，優化的實驗條件為：外加電壓0.4V，電極間距0.1cm，羅丹明B初始濃度5mg/L，支持電解質Na2SO4的濃度0.1mol/L。該條件下，ZnO納米棒陣列光電催化降解效率最高，約38％，外加電場有效地提高了降解效率，約為光催化效率的兩倍。
　　其次，利用相同的實驗條件和方法，通過襯底的調控，在Al片上控制合成了纖鋅礦結構的

4、ZnO納米片，納米片大致垂直襯底，厚度約為200nm。在優化的實驗條件下，ZnO納米片光催化降解羅丹明B的效率約為36%，光電催化降解效率卻僅為24%。在相同實驗條件下，同等催化劑量的ZnO納米棒陣列的光催化效率約為33%，而光電催化降解效率卻在電場的作用下被提高至61%。
　　ZnO納米片結構中的極性面暴露比率比ZnO納米棒陣列的高，極性面具有更好的光催化活性，導致ZnO納米片的光催化性能高于ZnO納米棒陣列。ZnO納米片在外加