半导体纳米管_柱阵列的制备及其光催化性能研究.pdf

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1、硕士学位论文半导体纳米管/柱阵列的制备及其光催化性能研究FABRICATIONOFSEMICONDUCTIVENANOTUBE/NANORODARRAYSANDTHEIRPHOTOCATALYTICPROPERTIES刘锦润哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O643.3学校代码：10213国际图书分类号：544.4密级：公开工学硕士学位论文半导体纳米管/柱阵列的制备及其光催化性能研究硕士研究生：刘锦润导师：韩晓军教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O643.3U.D.C:544.4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFABRICATIONOFSEMICONDUCTIVENANOTUBE/NANORODARRAYSANDTHEIRPHOTOCATALYTICPROPERTIESCandidate：JinrunLiuSupervisor：Prof.XiaojunHanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEnginee

3、ringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：SchoolofChemistry&ChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要水是生命之本，万物之源。然而，由于科技的迅速发展、人口的过度膨胀、自然资源的掠夺式开采和不计后果的利用，导致水资源遭受前所未有的

4、严重污染。近年来，光催化降解水体中污染物取得的一系列研究成果，展现了其解决水体污染的光明前景。氧化锌（ZnO）和二氧化钛（TiO2）是光催化性能优异的宽禁带半导体材料。然而，量子效率低、对太阳光吸收利用率低、电子-空穴易复合以及催化剂回收利用难度大等问题限制了它们的实际应用。针对这一问题，本文利用多孔聚碳酸酯模板辅助的电沉积法以及阳极氧化法将氧化锌和二氧化钛纳米材料制备成有序的纳米柱/管阵列，又使用电沉积法将银与氧化锌复合、二硫化钼与二氧化钛复合，以期开发高效可回收利用的氧化锌、二氧化钛基光催化剂。通过模板辅

5、助的电化学沉积方法，在氧化铟锡导电玻璃（IndiumTinOxide，ITO）上制备了直径800nm、长约10μm的ZnO纳米柱阵列，研究了电化学沉积电量对氧化锌纳米柱长度的影响，发现ZnO纳米柱阵列的长度与电量成正比；通过电沉积的方法，掺杂银对氧化锌进行修饰和改性，制备了不同银含量的Ag-ZnO纳米柱阵列，使用各种手段对其进行表征，得知银可以提高材料对太阳光的利用效率，并抑制电子-空穴对的复合；最后通过在350W氙灯下光催化降解刚果红实验的降解效率评价其光催化性能。降解实验结果表明：0.25MAgNO3电解

6、液制备的Ag-ZnONRA的光催化效果最佳，120min降解率可达91.9%；循环次数实验表明催化剂循环使用性能良好。通过阳极氧化方法，以预处理的金属Ti片为原料，制备了管径为80-100nm，长度约5.7μm的二氧化钛纳米管（TiO2NanotubeArrays）阵列。以此为基底采用电沉积的方法，将二硫化钼负载于其上，并以电沉积时间控制负载的二硫化钼的量，成功制备了具有不同二硫化钼负载量的二氧化钛纳米管阵列（MoS2@TiO2NanotubeArrays，MoS2@TiO2NTA），并利用各项表征说明了二硫

7、化钼可以提高材料对于太阳光中可见光的利用率。最后通过在350W氙灯辐照下光催化降解刚果红实验的降解效率评价其光催化性能。光催化降解实验结果表明，电沉积时间为20min制备的20MoS2@TiO2NTA具有最佳光催化降解效率。关键词：光催化；银/氧化锌；纳米阵列；二硫化钼；二氧化钛-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWateristhefoundationoflife.However,duetotherapiddevelopmentoftechnology,over-expansionofpo

8、pulation,waterresourceshavesufferedunprecedentedseverepollution.Inrecentyears,photocatalyticdegradationofpollutantsinwaterhavedemonstrateditsbrightprospectsforsolvingwaterpollution.ZincOxide(ZnO)andTit