zns纳米薄膜的制备及其光催化性能研究

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1、湖南大学硕士学位论文ZnS纳米薄膜的制备及其光催化性能研究姓名：陈圆申请学位级别：硕士专业：物理学指导教师：黄桂芳20120529ZnS纳米薄膜的制备及其光催化性能研究摘要半导体光催化技术在降解有毒有机污染物方面有着广泛的应用前景。在诸多半导体材料中，ZnS由于具有化学性质比较稳定、无毒、抗光腐蚀、而且成本低等优点而备受关注。纯的ZnS带隙较宽，只能吸收太阳光中的紫外部分，导致太阳光的利用效率和光催化活性较低。因此，提高ZnS在可见光范围的光催化量子效率是目前半导体光催化技术研究的热点之⋯。本文以硫酸锌为锌源，硫代硫酸铵为

2、硫源，柠檬酸三钠和酒石酸混合作为络合剂，采用化学沉积法在导电玻璃衬底上合成了球状ZnS及其La掺杂ZnS纳米薄膜。通过退火处理、掺杂稀土元素La对ZnS纳米薄膜进行改性。利用电化学方法、扫描电子显微镜、能谱仪、x射线衍射仪、紫外可见吸光光度计、荧光分光光度计等研究了ZnS纳米薄膜的形成过程、形貌、成分、结构及其光学性能。1、采用化学沉积法制备了表面均匀致密，颗粒直径约为3nm．10nm的ZnS年tlLa掺杂纳米薄膜。所获得的ZnS及其掺杂的纳米薄膜均为闪锌矿结构。La离子的加入，减少了复合离子的迁移率，使成核速率和成膜速率

3、降低，薄膜颗粒尺寸增大。2、随着退火温度和升温速率的提高，ZnS纳米颗粒尺寸变大，ZnS薄膜发射光谱强度明显下降，紫外一可见吸收光谱显著红移，对甲基橙在可见光辐照下的光降解效率提高。3、La掺杂ZnS薄膜晶粒增大，XRD衍射角向小角度稍微偏移。随着La掺杂摩尔比的增加，发射峰强度降低，ZnS薄膜的吸收光谱红移，La／Zn摩尔比在0．3时红移达到最大。La掺杂可提高ZnS薄膜在可见光和紫外光照射下对甲基橙的降解效率，特别是显著提高ZnS在可见光下的光催化活性。本研究为半导体光催化剂利用太阳光高效地光催化降解有机污染物提供了一

4、种简单的方法。关键词：ZnS薄膜；化学沉积法：退火温度；升温速率；La掺杂；光催化AbstractSemiconductorphotocatalytictechnologyhaswideapplicationprospectsinthedegradationoforganicpollutantsandpoisonouswaterpollutants·AmongtheVarloussemiconductormaterials，ZnShasbeenattractingmuchattentionduetothestableche

5、micalproperties，non．toxic，corrosionresistant，andlowcost．PureZnSwithwidebandgapcanonlyabsorbultravioletpartinsunlight，resultingintheinefficientuseofsolarenergyandlowphotocatalyticactivity．Thus，improvingthecatalyticquantumefficiencvofZnSinthevisiblelightrangehasbeen

6、becomingoneofthehottesttopicsinsemiconductorphotocatalytictechnology．Inthispaper,thenearlysphericalZnSandLa-ZnSthinfilms，usingzincsulfateforzincsource,ammoniumthiosulfateforsulfursource，themixedcitricacidsodiumandtartaricacidascomplexingagent，weresuccessfullysynth

7、esizedviachemicalbathdeposition0nconductiveglasssubstrates．AnnealinganddopingLahasbeenappliedtomodifytheZnSfilms．ThesurfacemorphologyoffilmswascharacterizedusingaSCanningelectronmicroscope(SEM，HitachiS-4800)．Theenergydispersivespectroscopy(EDS)attachedtoSEMwasused

8、toanalyzethecompositionofthefilms．TheDhaseformationandcrystallineoffilmsweredeterminedusinganX。raydiffraction(D8)．Theroomtemperatureopticalabsorptionspe