mn掺杂zno的制备与光催化活性的研究

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1、目录摘要2Abstract3第一章前言41.1多相光催化反应41.2半导体光催化机理51.3半导体光催化效率的影响因素及提高途径71.4ZnO及掺杂ZnO的结构和性质111.5纳米ZnO的用途131.6纳米ZnO合成方法131.7掺杂纳米ZnO的制备方法161.8纳米ZnO的主要表征分析方法171.9课题背景及研究意义201.10本课题的主要研究内容21第二章纳米ZnO样品的制备232.1主要试剂与仪器232.1.1试剂232.1.2实验仪器及表征仪器232.2实验步骤252.2.1一维ZnO纳米棒的制备252.2.2Mn2+掺杂一维ZnO纳米棒的制备254

2、22.2.3ZnO纳米晶体光催化实验252.3反应机理的讨论26第三章表征测试及结果讨论273.1一维ZnO纳米晶体的表征测试273.1.1一维ZnO纳米棒晶体的表观形貌273.1.2XRD分析283.1.3ZnO纳米晶体的漫反射吸收分析293.1.4表面光电压性质分析313.1.5红外光谱分析323.1.6光催化降解茜素红333.2小结34结论35参考文献36致谢4242摘要纳米ZnO其形貌的多样性造成它不同形貌下有着不同的表面光电性质，而不同元素的掺杂对它也有影响。在一般阳离子的掺杂中，掺杂原子会取代原有的原子，使掺杂原子上有多余的电子或者缺电子,从而使

3、掺杂后的ZnO在吸附、催化和气敏等方面的性能得到了很大的提高。本文通过一种成熟的水热合成法，制备了ZnO和掺杂Mn2+的ZnO纳米棒。分别用SEM，XRD，IR,紫外－可见吸收以及表面光电压谱对ZnO在掺杂前后的形貌、光、电等性质进行了研究。采用波长大于420nm的可见光进行了ZnO光催化降解茜素紅(AR)的实验，进行光催化效果的评价。实验结果表明，掺杂后的Zn1-xMnxO有较显著的光催化性能。因此，Mn2+的掺杂使ZnO在可见光有较好的吸收，并有较好的光催化活性。关键词：ZnO纳米棒，Mn2+掺杂，表面光电压，可见光催化42AbstractZnOnano

4、particelshavedifferentopticalandelectricalpropertiesduetothediversityofitsmorphologyanddifferentelementsofthedoping.Generally,dopingatomswillreplacetheoriginalatom,sothatthereisexcesselectrononthedopingatomsorelectron-deficient.SuchdopedZnOincreaseinadsorption,catalysisandgassensin

5、gpropertiesoftheareas.Inthispaper,pureZnOandMn2+dopedZnOweresynthesizedthoughamaturehydrothermalmethod.SEM,XRD,IR,UV-visibleabsorptionandsurfacephotovoltagespectroscopywereusedincomparisonanalysisofthemorphology,optical,electricalandotherproperties.Beforeandafterdoping.photocatalyt

6、icdegradationofalizarinred(AR)wascarriedinthevisiblelightirradiationwhosewavelengthislongerthan420nm,comparisonbetweenthetwosamplescanbefoundthatthedopedZn1-xMnxOhavemoresignificantphotocatalyticproperties.Therefore,Mn2+inthedopedZnOnanorodshavebetterabsorptioninthevisiblelightandh

7、avegoodphotocatalyticactivity.Keywords:ZnOnanorods，Mn2+doping，photocatalytic42第一章前言1.1多相光催化反应近年来，环境污染问题日益严重，政府和各行业部门都采取了更加严格治理措施。目前虽然已有不少污染处理方法应用于实际生产中，但都有着各种各样的局限性，对于一些难降解的生化废水，如农药、制药、造纸和染料等污染物仍缺乏有效的治理方法。光催化技术作为近些年来新发展起来的深度氧化技术而得到了人们越来越多的重视。光催化技术主要分为均相光催化与非均相光催化。其中，非均相光催化反应也称为半导体光

8、催化反应，指发生在催化材料及其表面吸附物多相之间的一