多级微纳结构材料的可控合成及其光电性能研究.pdf

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1、CoNTRoLLABLESYNTHESIS0FHIERARCHICALMICRO／NANo．STRUCTUREMATERIALSANDTHEIRPHoToELECTRICPRoPERTIESADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByZhangMingSupervisor：FengJiu—JuMay，201

2、4摘要㈣⋯2㈣55㈣0㈣42㈣1Ⅷ多级微／纳结构材料具有独特物理化学特性，其特殊的结构使其在光电等领域有着广泛应用。本文基于这一背景下，主要研究了多级微／纳结构材料的合成，开发了四个可控合成多级微／纳结构材料的新方法。同时研究了多级微／纳结构材料结构的光电特性，探讨了其结构与性能的关系。具体的工作如下：一、红毛丹状ZnO多级空心微米球的合成及其对罗丹明．B的光催化性能研究通过使用羧甲基淀粉钠(CMS)作为软模板，开发了一种简单的水热法用来大规模合成红毛丹状ZnO多级空心微米球(ZnOHHMs)。所制备的标准产品分别使用X．

3、射线衍射仪(XRD)、比表面积测试仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等不同的仪器进行了表征测试。研究了实验参数对红毛丹状ZnOHHMs的影响，并详细探讨了其生长机理。合成的典型产品在紫外光(UV)照射下对罗丹明一B(RhB)的降解显示出较高的光催化性能。二、溶剂热法合成对可见光响应的BiOCl／ZnO异质结构及其光催化性能研究采用温和溶剂热法制备了单分散均匀的纳米片组装的异质结构(BiOCl)。(ZnO)l—x光催化剂。所制备的标准产品分别使用X一射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射反射光谱(

4、DRS)、X一射线光电子能谱(xPS)和透射电子显微镜(TEM)等不同的仪器进行了表征测试。和单一组分相比，在可见光(九>420rim)光照下，异质结构(BiOCl)。(ZnO)l一。降解罗丹明．B(RhB)显示出更高的光催化活性。在合成的几种光催化剂中，异质结构(BiOCl)o．6(ZnO)o．4表现出最好的活性。此外，详细探讨了BiOCl与ZnO耦合增强光催化能力的可能机理。三、D．青霉胺辅助水热法合成Bi2S3纳米花及其电化学特性应用在D．青霉胺的辅助作用下，通过一种简单、温和及绿色的水热法合成了单晶花状Bi2S3。

5、分别使用X一射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等不同的仪器对产品进行了表征。合成的Bi2S3的形貌结构主要取决于Bi3+和D一青霉胺的摩尔量比，反应温度和反应时间。这些参数的改变可以引起明显的形状演变，并且详细讨论了其可能的生长机理。此外，所制备的Bi2S3纳米花表现出良好的储氢能力。这种方法有可能可以扩大到其他金属硫族化合物的制备中。四、溶剂热法合成多臂树枝状PbST采用一种简单温和的方法即溶剂热法合成了多臂树枝状PbS。分别使用x一射线衍射仪(XRD)、荧光光谱(PL)、傅里叶变换

6、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等仪器对制备的产品进行了表征。反应条件，如时间和温度以及不同体积比的混合溶剂等对PbS产品的形貌影响比较明显，并且细致探讨了PbS晶体可能的形成机理。所合成的PbS晶体将在光学等许多方面具有广泛的应用。关键词：水热法，溶剂热法，多级微／纳结构材料，光催化活性，罗丹明一B，储氢，半导体IIABSTRACTHierarchicalmicro／nano-s缸uctllrematerialshaveuniquephysicochemicalpropertie

7、s．Andthesematerialshaveawideapplicationprospectintheoptoelectronicfield．Basedonthisbackground，thepapermainlyresearchesthecontrollablesynthesisofhierarchicalmicro／nano-structurematerialsbyfourkindsofnewsynthesismethod．Meanwhile，thepaperalsoinvestigatestheirphotoele

8、ctricpropertiesandtherelationshipbetweenstructureandpropertiesofhierarchicalmicro／nano—structurematerials．Themainresearchesasfollows：1．Facilesynthesisof