氧化锌基贵金属异质结仿生光催化剂的制备及性能研究

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1、分类号：TB34单位代码：10183研究生学号：2016451024密级：公开吉林大学博士学位论文氧化锌基贵金属异质结仿生光催化剂的制备及性能研究PreparationandPhotocatalyticPerformanceofBioinspiredCatalystofZincOxideBasedNobleMetalHeterojunction作者姓名：佘萍专业：仿生科学与工程研究方向：分子仿生科学与工程指导教师：刘镇宁教授孙航教授培养单位：生物与农业工程学院2018年6月氧化锌基贵金属异质结仿生光催化剂的制备及性能研究PreparationandPhotoca

2、talyticPerformanceofBioinspiredCatalystofZincOxideBasedNobleMetalHeterojunction作者姓名：佘萍专业名称：仿生科学与工程指导教师：刘镇宁教授孙航教授学位类别：工学博士培养单位：生物与农业工程学院论文答辩日期：2018年6月5日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席：委员：未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在

3、此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博

4、硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士博士学科专业：仿生科学与工程论文题目：氧化锌基贵金属异质结仿生光催化剂的制备及性能研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市人民大街5988号吉林大学南岭校区仿生楼邮编：130022作者联系电话：15044019481摘要论文题目：氧化锌基贵金属异质结仿生光催化剂的制备及性能研究专业名称：农业工程（仿生科学与工程）指导教师：刘镇宁教授、孙航教授摘

5、要近年来，能源危机以及环境问题日益严峻，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，引起了研究人员越来越多的关注。目前，光催化氧化技术被认为是解决环境污染问题最有应用前景的技术之一。因此，开发新型的具有高效可见光响应的光催化材料对太阳能转化方面的实际应用具有重要意义。自然界中的绿色植物可以通过光合作用实现从光能到化学能的转换，利用师法自然的仿生思想，通过模仿自然界中的能量转换过程以及特殊生物的结构和功能特性，可以得到多种性能优良的仿生光催化剂。本文基于半导体光催化剂的潜在应用背景，针对光催化剂研究中重要科学问题，利用仿生思想，制备了多种粉状和具有自支撑三维

6、(3D)仿生结构的氧化锌(ZnO)基光催化剂，测试了其光催化降解有机污染物性能、电化学性质和光催化水裂解产氢性能。首先，从功能仿生角度出发，借助聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的辅助作用，在胶体溶液中原位合成形貌尺寸相对均匀的一维棒状结构金纳米粒子与ZnO的异质结(Au/ZnONRs)光催化剂，Au纳米球颗粒(AuNSs)均匀负载在ZnO六棱柱的外表面。通过调控Au/ZnONRs中的AuNSs的负载量来实现光催化效果的优化，AuNSs负载量居中的Au/ZnONRs相对于其他负载量AuNSs修饰的ZnONRs展现出较高的催化活性。并且探究了AuNSs直径对Au/ZnONR

7、s异质结光催化性能的影响。实验结果表明，被粒径居中的AuNSs修饰的ZnONRs(Au-40/ZnONRs)展现出最优的光催化性能。这表明AuNSs的直径在决定高效电荷转移和LSPR效应之间存在着一个平衡点，导致AuNSs的粒径大小在影响Au/ZnONRs光催化效果方面具有双向作用。其次，通过在Au纳米棒(AuNR)胶体溶液原位生长ZnO的方法，制备了圆盘状AuNR与ZnO的异质结(AuNR/ZnONDKs)。在该异质结中，AuNRs均匀修饰在ZnO圆盘的表面。我们通过调控AuNR的长径比来实现I吉林大学博士学位论文AuNR/ZnONDKs在可见光区波段吸收的拓

8、展，进而实现对光电转换性