金屬氧化物半導體材料的制備、微分析及應用研究.pdf

1、本論文以氧化鋅稀磁半導體和納米二氧化鈦光催化劑材料為研究對象，針對目前這一領域需要解決的一些問題，將表面微分析技術應用于它們的研究。一方面，探求了制備條件與材料組成、微結構、形貌以及性能的關系；另一方面，研究了載體、外加磁場等對納米二氧化鈦光催化性質的影響，并成功制備了具有實際應用前景的新型陽離子聚丙烯酰胺/TiO2復合絮凝劑。
　　 全文共分為以下6個部分。
　　 第1章為緒論部分，針對功能金屬氧化物半導體材料的光催化

2、和稀磁特性，介紹了金屬氧化物半導體材料的制備方法、研究進展及微區分析技術，同時展望了其應用前景。
　　 第2章利用表面微區分析方法系統研究了摻雜元素對氧化鋅基稀磁半導體結晶生長的影響。通過水熱法制備了不同過渡金屬摻雜的ZnO基稀磁半導體晶體，利用掃描電子顯微鏡（SEM）及X射線能譜儀（XR.EDS）對合成晶體的微觀形貌、表面及內部剖面摻雜元素的相對含量和分布進行了研究。研究發現過渡金屬摻雜離子影響ZnO晶體的生長，摻雜離子的不同

3、其大小、形貌均有所差異，隨晶體形貌不同，顯露面也發生了相應改變。X射線微分析證實，晶體表面與晶體內部摻雜離子分布相對均勻，Co、Mn離子比Fe、Ni離子容易實現摻雜，Fe、Ni離子不容易或少量的進入到晶格中。另外還研究了In離子與過渡金屬共摻雜對ZnO晶體極性生長的影響，并從水熱理論探討了晶體生長的影響因素及機理。
　　 第3章對納米二氧化鈦的制備工藝、微結構及性能進行了研究。本章共分為兩節。在第一節中，采用溶膠—凝膠法在玻片上

4、制備了納米TiO2薄膜，并利用掃描探針顯微鏡對薄膜的微結構、透光率進行了分析，結果表明制備的TiO2薄膜為均勻突起的銳鈦礦型納米TiO2薄膜，同時探討了微結構同光催化性能的關系。在第二節中，主要橫向比較了常規不同液相制備方法對納米TiO2粉體的微結構與光催化性能的影響，并從晶體表面結晶度、晶格缺陷以及TiO2表面羥基分布等方面對光催化活性差異的原因進行了初步探討。
　　 第4章為粉煤灰負載納米TiO2的微分析及應用研究。在本章中

5、，利用XRD，SEM及EDS對粉煤灰原灰以及水、磁篩選的粉煤灰進行了物相、表面微結構及X射線微區分析的系統研究，對各種粉煤灰的特征有了較清楚的認識，為粉煤灰的開發利用提供了有用的信息。在此基礎上，采用溶膠-凝膠法在粉煤灰沉珠上負載了納米TiO2薄膜，探討了其光催化降解性能與載體效應之間的關系。
　　 第5章為了進一步提高納米二氧化鈦的光催化性能，研究了磁場對納米二氧化鈦光催化性能的影響，重點研究了不同磁場強度及固定磁場強度下體系