氧化物半导体微结构调控及性能研究

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1、齐鲁工业大学硕士学位论文摘要在本论文中，以氧化锌和氧化镍为主要研究对象，通过液相合成方法在不同条件下实现对氧化物微观形貌的有效控制。运用以分等级结构和控制晶面生长速率等为调控手段，是当今最为常用的制备氧化物的方法。此外，我们可以借鉴表面负载和表面改性原理来拓宽ZnO和NiO材料的光响应范围，改善纳米材料的光催化性能。主要研究内容如下：在第一章中，主要概括了以ZnO和NiO为对象的氧化物半导体研究现状，并进一步分析了反应过程中的光催化原理。简单了解ZnO、NiO等纳米氧化物的基本物化性质及材料发展的制约因素，提出

2、本课题的选题意义和论文主要研究内容。在第二章中，运用液相合成反应法，以乙醇作溶剂，分别以四甲基氢氧化铵（TMAH）、水合肼以及乙酸作为反应所需添加剂，制备出不同形貌的氧化锌晶体（ZnO十四面体、六方纤锌矿薄片及ZnO表面活性球）。对实验结果进行深刻分析，发现TMAH使用量和氧化锌微观形貌变化之间的存在的作用规律。同时，使用X-射线衍射仪、电子扫描显微镜、高分辨透射电镜等设备对产物微观的结构和形貌进行了有效地表征，用亚甲基蓝的降解情况来评估氧化锌的光催化性能。在第三章中，我们介绍了一种简单、低成本和环境友好型的溶

3、剂热法来合成具有分等级结构的微球，包括通过二次结晶形成的花状微球，以及由纳米颗粒组成的具有超薄多孔NiO微球。合成思维路线：用简单的醇热法（溶剂热法）合成出NiO微球的前驱体碱式硝酸镍，然后经过退火，便可得到不同形貌的且具有分等级结构的NiO微球。其中大比表面积、开放多孔结构以及分等级结构等优良结构特性，促使其拥有催化活性高、稳定性好等特点。在第四章中，采用化学浴沉淀法结合光化学反应制备了ZnO/Ag光催化复合材料。首先，以无水醋酸锌作为锌源，去离子水为溶剂，加入适量的水合肼制备出纯氧化锌。然后，取一定量的氧化

4、锌加入浓度一定的硝酸银溶液中，通过先超声后光照的方法制备ZnO/Ag复合物。利用XRD、SEM（附有EDS）和TEM对样品进行表征，以亚甲基蓝为对象研究了其光催化性能和重复利用性。在第五章中，我们对硕士及撰写论文期间的工作进行了总结。在总结归纳过程中，我们把实验中所存在的问题进行分析。继而，解决问题，展望未来。总之，氧化物微观结构可能会极大地影响材料的光催化性能。通过对氧化锌和氧化镍形貌与性能的研究，我们发现了一些规律，对促进纳米材料的光催化性能的优异化，具有重要的理论指导意义。关键词：氧化锌；氧化镍；半导体；

5、微结构调控；光催化I万方数据齐鲁工业大学硕士学位论文ABSTRACTInthisthesis,weselectzincoxideandnickeloxideasthemainobjectives.Throughtheliquidphasesynthesismethodunderdifferentconditionstocontrolthegrowthofoxide,nanoZnOandNiOparticleswithdifferentmorphologieswereprepared,andthenstudyth

6、edifferentmorphologyofnanooxidetheimpactoftheperformance.Inaddition,wecanalsolearnfromthesurfaceoftheloadandthemodificationprinciplestoincreaseZnOandNiOlightresponserangeofmaterials,toimproveitsphotocatalyticactivity.Theamplificationofphotoresponserangeandth

7、eseparationofphotogeneratedchargeweredevelopedbymeansofmicrostructuremodulation,suchasincludingtheregulationofhierarchicalstructureorcrystalfacets,andsurfaceloadingmodification.Theemphasispointsareasfollows:Inthefirstchapter,wesystematicintroducedthedevelopm

8、entandcategoriesofordinarysemiconductormaterials,andtheoutstandingpropertiesandsimplepreparationmethodsofnanomaterials.Thenwesummarizedinzincoxide(ZnO)andnickeloxide(NiO)asatemplate,andfurtheran