微纳结构ZnO_Ag复合材料的制备及其光催化性能研究

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1、硕士学位论文微纳结构ZnO/Ag复合材料的制备及其光催化性能研究RESEARCHONPREPARATIONANDPHOTOCATALYTICPROPERTIESOFNANO/MICROSTRUCTUREDZNO/AGCOMPOSITES陈浩然哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号:TM23学校代码：10213国际图书分类号:31.密级：公开工程硕士学位论文微纳结构ZnO/Ag复合材料的制备及其光催化性能研究硕士研究生:陈浩然导师:来忠红副教授申请学位:工学硕士学科:材料工程所在单位:材料科学与工程学院答

2、辩日期:2015年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM23U.D.C.:31.DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringRESEARCHONPREPARATIONANDPHOTOCATALYTICPROPERTIESOFMICRO/NANOSTRUCTUREDZNO/AGCOMPOSITESCandidate:ChenHaoranSupervisor:AssociateProf.LaiZhonghongAcademicDegreeA

3、ppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialsEngineeringSchoolofMaterialsScienceandAffiliation:EngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要ZnO由于具有优良的物理化学特性，可以应用在众多领域，尤其在与人类健康密切相关的光催化降解有机物污

4、染方面有着重要的应用前景。所以改善ZnO光催化性能对人类社会发展有着重要科学研究价值。不同形貌的ZnO形貌呈现出的性能不同，而对ZnO基体进行表面改性、掺杂也会改变其物理化学性能，从而达到提高其光催化性能的效果。本文采用水热法，合成了花片状和海胆状两种形貌的微纳结构ZnO。通过控制反应时间、反应温度与反应物浓度来调控产物结构。研究表明，水热反应温度100℃、水热反应时间12h、溶液中Zn+与OH-浓度比为1:30的实验参数下，能制备出形貌优良的海胆状ZnO。采用漫反射紫外-可见光谱仪测试了不同形貌ZnO的光

5、吸收谱，海胆状和花片状ZnO的本征吸收带宽出现明显红移，表明其太阳光利用效率得到提升；光催化测试结果表明，海胆状和花片状ZnO与颗粒状ZnO相比，具有更优异的光催化性能。通过湿化学法和光诱导法对制备的海胆状ZnO进行载Ag修饰，成功制备出ZnO/Ag复合材料。漫反射紫外-可见光谱测试表明，制备的ZnO/Ag复合材料的光吸收谱在发生红移的同时，在450-500nm波长范围内存在一个吸收峰，进一步提高了材料的可见光利用效率，其光催化性能也有了明显提高。采用水热合成法制备出了(ZnAgx)O1-δ(x=0.01%

6、，0.04%，0.1%)材料。当Ag的掺入量为0.01%时，Ag原子完全固溶至ZnO晶格，成功合成了(ZnAg0.01%)O1-δ材料。研究表明，Ag的掺入可以有效的控制ZnO的生长，制备出尺寸均一、形貌优良的海胆状(ZnAg0.01%)O1-δ材料，(ZnAg0.01%)O1-δ材料具有最优异的光催化性能，经过1h催化反应，其降解率可以达到91%。关键词:ZnO/Ag复合材料；海胆状ZnO；水热合成；光催化性能I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractZnOcanbeappliedtonumerou

7、sareasforitsuniquephysicandchemistryproperties,especiallyinthekingdomofphotocatalyticdegradationoforganicpollutants，whichcloselyrelatedtohumanhealth.SoitisofcriticalimportancetoimprovethephotocatalyticpropertiesofsemiconductorZnO.DifferentmorphologiesofZnO

8、presentthedifferentperformance.surfacemodificationanddopingwillalsochangeitsproperties.Bytheseways,thephotocatalyticpropertiesofstructuredZnOcanbeimproved.ThehydrothermalmethodwasadoptedtosynthesisZnOwithdiff