氧化锌晶体和氧化锌溶胶的制备及其光活性研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linlijun002
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ZnO作为应用极为广泛的宽禁带半导体材料,在电、磁、光以及催化等方面表现出特别的性能,ZnO晶体拥有很多物理和化学特性都受其形貌结构、空间维度、结晶度和尺寸等因素的影响,例如光学、电学以及磁学等性能。另外,ZnO溶胶对比ZnO固体材料在荧光、紫外吸收、散射和催化等方面表现出很好的性能,在紫外线屏蔽材料、荧光材料、杀菌除臭和高效催化剂等领域得到广泛应用。  本论文分别以二水合乙酸锌和三乙醇胺(TEA)为原料通过水热法合成一系列不同形貌的ZnO颗粒;以二水合乙酸锌和氢氧化钾(KOH)作为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面修饰剂合成了ZnO溶胶,并将合成的ZnO颗粒和ZnO溶胶用于光催化降解亚甲基蓝、乐果和乙酰甲胺磷,采用XRD、SEM、TEM、UV-vis、PL和HPLC等方法进行表征与分析,主要研究内容如下:  (1)采用水热法以二水合乙酸锌和三乙醇胺为原料制备ZnO晶体,在二水合乙酸锌浓度和用量为0.8M和40ml的条件下,考察了三乙醇胺用量分别为2.5ml、5ml、10ml和20ml对ZnO颗粒形貌的影响,合成了螺母状、六棱柱状、纺锤状和子弹状形貌的ZnO晶体;在二水合乙酸锌和三乙醇胺用量比为40∶20的条件下,考察了乙酸锌浓度分别为0.1M、0.2M、0.4M和0.8M对ZnO形貌的影响,合成了不同粒径的ZnO微球和子弹状ZnO;在0.8M二水合乙酸锌和三乙醇胺用量比为40∶10的条件下,考察了反应时间和反应温度对ZnO晶体形貌的影响,表征结果显示反应时间达到240min和反应温度高于100℃合成的样品为结构完整的高纯度ZnO晶体。  (2)采用溶胶法以二水合乙酸锌和氢氧化钾为原料,聚乙烯吡咯烷酮为表面修饰剂合成ZnO溶胶,通过引入一系列对照实验分别考察了二水合乙酸锌用量、KOH用量、PVP添加量和反应温度对ZnO溶胶的影响,结果表明制备ZnO溶胶的最优条件为加入10mmol二水合乙酸锌、15mmol KOH和1.6g PVP,反应温度40℃,且制得的溶胶最为稳定并具有良好的光学性能。  (3)以合成的ZnO晶体和ZnO溶胶作为光催化剂降解亚甲基蓝、乐果和乙酰甲胺磷,考察了ZnO晶体和ZnO溶胶的光活性,结果表明,制得的子弹状ZnO晶体和最优条件下合成的ZnO溶胶对亚甲基蓝、乐果以及乙酰甲胺磷降解效果最好。
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