zno薄膜形貌的可控合成及其光催化性能研究

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1、ZnO薄膜形貌的可控合成及其光催化性能研究王健刘东旭李鑫李秀艳吉林师范大学信息技术学院吉林师范大学物理学院摘要：采用两步合成法在硅片棊底上生长丫ZnO纳米阵列.通过在反应溶液屮添加不同量的丙醇，可以对ZnO纳米阵列的形貌进行有效的控制.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、紫外可见漫反射光谱仪(DRS)等手段对获得样品的结构、形貌和光学性能进行了表征.另外，对不同形貌的ZnO纳米阵列在紫外灯下光催化降解罗丹B的活性进行测试研究.关键词：光催化;罗乃•明B;ZnO薄膜;循环使用;作者简介：王健(1984—)，男，

2、安徽省宿州市人，现为吉林师范大学信息技术学院讲师，博士.研究方向:ZnO基光催化材料.收稿日期：2017-09-20基金：国家自然科学基金项FI(61378085，51608226)Morphology-controliedFabricationandPhotocatalyticActivitiesofZnOFilmWANGJianLIUDong-xuLIXinLIXiu-yanCollegeofInformationandTechnology，JilinNormalUniversity;CollegeofPhysics，JilinNormalU

3、niversity:Abstract：ZnOnanoarraysweresuccessfullysynthesizedonSisubstratesusingtwo-steproute.ThemorphorgisofZnOnanoarryscanbecontrolledbyvaryingpropanolconcentrationinsolution.Thestructures,morphorgisandopticalpropertiesoftheas-preparedZnOfilmswerecharacterizedwithX-raydiffrac

4、tion(XRD)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，photoluminescence(PL)andUV-visdiffusereflectancespectra(DRS).Inaddition,photocatalyticactivitiesofZnOfilmswithdifferentmorphorgiswereinvestigatedbythedegradationofRhodamineBunderUVlight.Keyword：photocatalysis;RhodamineB;ZnOfilm;Reuse;

5、Received：2017-09-200引言近年来社会经济快速发展，但是随之而来的水污染问题也FI趋严峻，相应的水处理难度也越来越大.对于这种情况，人们进行了不断探索，以期能够找到一种高效率、低成木并且没有二次污染的处理手段来解决水污染问题在众多的方法中，基于半导体材料的光催化法引起了大家的广泛重视，这是因为这种方法能够有效地实现对水屮污染物的彻底降解半导体材料的光催化性能与它们的结构、形貌、尺寸、生长取向、晶体缺陷等因素密切相关但是，目前大多数的研宄只涉及这些因素中的一个.这样很难综合各个因素对催化剂的活性进行研宄.所以，在实际应用中实现对催化

6、剂的可控生长，并研宄多个因素对半导体催化剂活性的综合影响很有意义.在半导体材料种类繁多，其屮氧化锌（Zn0）由于其禁带宽度合适、合成简单、成本低廉、形貌多样等优点，所以在光催化降解有机污染物方而得到了广泛的应用[8-9].Zn0光催化剂一般以分体的形式使用，但是粉体光催化剂在降解结束后的分离回收问题很难解决.为了解决这个问题，可以将催化剂直接半.长在基底材料上形成薄膜.在水污染处理之后，可以简单的分离冋收，并再次利用[10-12].本文采用化学水浴沉积法，通过调节反应溶液中丙醇的体积分数，获得了表面形貌各不和同的Zn0薄膜.利用X射线衍射（XRD

7、）、扫描电子显微镜（SEM）、光致发光光谱（PL）、紫外可见漫反射光谱仪（DRS）等测试手段对获得样品的结构、形貌和光学性能进行了测试，并测试比较了不同Zn0薄膜的光催化性能以及样品的可循环使用性能.综合各种测试分析结果，对所获得样品光催化活性的差异提出相应的催化机理.1实验1.1催化剂的制备实验中使用带有ZnO种子层的硅片（Si）作为衬底来生长ZnO纳米阵列薄膜.Zn0薄膜的制备包括种子层的制备和Zn0纳米阵列的生长.1.1.1制备带有种子层的硅衬底在生长Zn0薄膜之前，我们首先在Si衬底上制作种子层.具体方法包括:首先使用甲醇作为溶剂制备10

8、mM的醋酸锌溶液;然后使用旋涂仪（Laurel1WS-400-8TFW-Full）将所配制的种子层溶液均匀的旋涂在Si衬底上;最后将涂有