ZnO光催化材料的制备及表征毕业答辩PPT课件
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纳米氧化锌的制备、表征和光催化性能分析
液） 的紫外 一 见吸 收光谱 图 ， ５为纳 米 Ｚ （ 存 在 下经 太 阳 可 图 ｎ） 光２ ｈ光 催化 降解 后 的甲基橙 溶液 紫外一 可见 吸收 光谱 图 。
２ ４ 光 致发 光 （ Ｌ） ． Ｐ 光谱
为 了探 讨 纳米 Ｚ Ｏ粒 子光 催化 的动 ， ｎ 分别 测量 了纳 米 氧化 锌 （ 、 Ｎ） 商品 Ｚ （（ 的激 发 光 谱 。图 ６是 Ｎ 的 光敛 发 ｎ ）ｃ） 光 （ Ｉ 谱 ， 中 ３个 主峰分 别 是 紫色 发光 峰 （ ９ ． ６ ｍ） 较 Ｐ ） 图 ３３ ５ｎ 、 强 的蓝 色可 见发光 峰 （ ４ ． ５ ｍ， ４ ５ ５ ｎ 该主 峰 有一 个伴 峰 ） 一 个 、 次 强的绿 色 发光峰 （ ６ ． ４ ｍ， 主 峰两侧 有多 个伴 峰 ） ４ ７５ ｎ 该 。前 两个 峰 属于带 边 自由激 子发 光 ， 一个 峰 可能 为 束缚 激 子 发 第 －
Ｗ ＡＮＧ ｉｌ ｎ Ｊｕ ｉ ｇ ａ
（ Ｒｅ ｌ ｇ ｆ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ Ｉｉ ｎＣｏｌ ｅｏ ｅ Ｙａ ｓ ａ ｉｅｓｔ ｙ，Ｑｉｈ ａ ｇ ａ ６ ０ ４ ｎ ｕ ｎ ｄ ｏ０ ６ ０ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ Ｎａ ｏ Ｚ Ｏ ｙ ｔ ｅ ｉｅ ｙ ｔ ｅｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｎ ｆ ｒ ｐ ｅ ｉ ｉ ｔ ｎ ｉ ｉ ｈ ｐ ｆｓ ｈ ｒ Ｆ ｓｍｉ ｒｏ ｅ ， ｎ ｎ ｓ ｎ ｈ ｓ ｄ ｂ ｈ ｔ ｏ ｆｕ ｉ ｍ ｒ ｃ ｐ ｔ ｉ ｓ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ Ｏ ｉ ｌ ｎ ｓ ｚ ｏ ａ ｏ ａ
关 键 词 纳米材料 氧化锌 制备技术 光催化剂 催化特性 中 图分 类号 ： ４ ． ０６３ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ｔｏ ｎｄ Ｃｈａ ａ ｔ ｒ ｚ ｔ０ ｆ Ｎａ ｏ ＺｎＯ ｎｄ Ｉ ｓ Ａｎａ ｙ ｉ ｒ ｃ ｅ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｎ ａ ｔ ｌｓｓ ｏ ｏ ｏ ｃ ｔ ｌ ｔｃ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆＰｈ ｔ ’ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｒ ｉ ｓ
《氧化锌zno》课件
压敏电阻器是一种非线性电阻器，在电路中可实现过电压保护和浪涌抑制等功能。
氧化锌压敏电阻器具有响应速度快、通流容量大等优点，广泛应用于电子设备和电力系统的 过电压保护。
透明导电膜
01
氧化锌具有较高的导电性能和良 好的透明度，可以用于制作透明 导电膜。
02
在显示器、触控面板、太阳能电 池等领域，透明导电膜作为电极 材料使用，具有较高的导电性能 和可见光透过率。
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
氧化锌的物理性质
总结词
高熔点、高硬度、高稳定性
详细描述
氧化锌是一种白色或微黄色的固体，具有较高的熔点和硬度，能够在高温和恶 劣环境下保持稳定性。
氧化锌的化学性质
总结词
两性氧化物、可溶于酸碱、光催化性 能
详细描述
氧化锌是一种两性氧化物，既可以与 酸反应又可以与碱反应，生成盐和水 。同时，它在光照条件下具有光催化 性能，能够分解有机物。
常见的沉淀剂有氢氧化钠、碳酸钠、氨水等。
热解法
热解法是将含锌化合物加热至高 温，使其分解为氧化锌和氧气。
该方法可获得高纯度氧化锌，但 能耗较大，成本较高，一般仅用 于特殊用途的高纯度氧化锌生产
。
热解法可以采用多种含锌化合物 作为原料，如锌酸盐、醋酸锌等
。
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种制备纳米材料的湿化学方法。将锌盐与有机溶剂混合 ，通过水解和缩聚反应形成凝胶，再经过干燥、热处理得到氧化锌。
中国氧化锌出口量较大，但近年来 出口量有所下降，主要受到国内外 市场价格差异的影响。
中国市场分析
01 02
消费结构
中国氧化锌消费结构较为单一，主要应用于塑料、橡胶、陶瓷等传统领 域，未来随着环保要求的提高和下游新兴领域的拓展，消费结构将逐步 多元化。
氧化锌压敏电阻器具有响应速度快、通流容量大等优点，广泛应用于电子设备和电力系统的 过电压保护。
透明导电膜
01
氧化锌具有较高的导电性能和良 好的透明度，可以用于制作透明 导电膜。
02
在显示器、触控面板、太阳能电 池等领域，透明导电膜作为电极 材料使用，具有较高的导电性能 和可见光透过率。
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
氧化锌的物理性质
总结词
高熔点、高硬度、高稳定性
详细描述
氧化锌是一种白色或微黄色的固体，具有较高的熔点和硬度，能够在高温和恶 劣环境下保持稳定性。
氧化锌的化学性质
总结词
两性氧化物、可溶于酸碱、光催化性 能
详细描述
氧化锌是一种两性氧化物，既可以与 酸反应又可以与碱反应，生成盐和水 。同时，它在光照条件下具有光催化 性能，能够分解有机物。
常见的沉淀剂有氢氧化钠、碳酸钠、氨水等。
热解法
热解法是将含锌化合物加热至高 温，使其分解为氧化锌和氧气。
该方法可获得高纯度氧化锌，但 能耗较大，成本较高，一般仅用 于特殊用途的高纯度氧化锌生产
。
热解法可以采用多种含锌化合物 作为原料，如锌酸盐、醋酸锌等
。
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种制备纳米材料的湿化学方法。将锌盐与有机溶剂混合 ，通过水解和缩聚反应形成凝胶，再经过干燥、热处理得到氧化锌。
中国氧化锌出口量较大，但近年来 出口量有所下降，主要受到国内外 市场价格差异的影响。
中国市场分析
01 02
消费结构
中国氧化锌消费结构较为单一，主要应用于塑料、橡胶、陶瓷等传统领 域，未来随着环保要求的提高和下游新兴领域的拓展，消费结构将逐步 多元化。
PPT-
第五部分
结论
以上就是我对纳米氧化锌材料的研究，本文 只是简单介绍了氧化锌纳米的结构和形貌，氧化 锌纳米材料的制备和制备工艺流程，纳米氧化锌 各大领域的应用，以及光催化性质的研究。
致谢：
感谢指导老师和同学对我论文的指点 和帮助，感谢各位答辩老师参加我的 论文答辩！谢谢大家！
各种各样的纳米氧化锌：
纳米氧化锌的结构：
在自然条件下，ZnO热力学稳定相是六方纤锌 矿型的晶体结构。室温下，但压强达到 9GPa 左右
时，ZnO将六方纤锌矿结构转变成四方岩盐矿晶体
结构，也就是氯化钠（ NaCl ）型晶体结构，最近
邻原子从纤锌矿晶体结构的 4个增加到四方岩盐矿
晶体结构的6个，体积缩小17%。当高压消失时， ZnO依然会保持在亚稳定状态，不会立即重新转变 为六方纤锌矿型的晶体结构。
纤锌矿型ZnO的晶体结构模型：
第二部分 纳米氧化锌的制备
一 制备方法：
沉积法 溶胶凝胶法
真空冷凝
沉淀法法概述
1.真空冷凝法 真空冷凝法是采用真空蒸发、加热与高频感应 等方法使金属原子气化或形成等离子体,然后快速 冷却,最终在冷凝管上获得纳米粒子的方法。 2.机械球磨法 机械球磨法以粉碎与研磨相结合来实现材料粉 末的纳米化。适当控制机械球磨法的条件,可以得 到纯元素、合金或复合材料的纳米超微颗粒。 3.气相沉积法 气相沉积法是利用金属化合物蒸气的化学反应 来合成纳米微粒的一种方法。
ZnO 由于丰富的纳米形貌，已经成为众 多纳米材料中重要的一族。ZnO纳米结构及其器件 也是目前ZnO研究的热点之一。近年来，人们制备
了各种形貌的ZnO纳米结构，如零维纳米结构、一
维纳米结构（纳米线、纳米棒、纳米管）、二维
光催化ppt课件
16
❖ 半导体结构与绝缘体类似，所不同的是Eg较窄，电子从价带克 服禁带能垒跃迁至导带有两种途径。
❖ 一种可以通过热激发或光激发实现。 ❖ 另一种通过掺杂改变半导体材料的电子分布状况实现。
17
掺杂半导体
❖ 在半导体中含有少量杂质原子称为掺杂半导体。 ❖ 若掺杂原子的价电子除了成键外还有剩余，则为施主。多余的
----抗菌性： 杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、绿脓 杆菌、病等。 ----空气净化： 分解空气中有机化合物及有毒物质：苯、甲醛、氨、 TVOC等。 ----除臭 ：去除香烟臭、垃圾臭、生活臭等恶臭。 ----防霉防藻： 防止发霉、防止藻类的产生, 防止水垢的附着。 ----防污自洁：分解油污,自清洁。
❖ 随着研究深入，人们发现半导体光催化技术在去除污染物等方面 ，具有能耗低、氧化能力强、反应条件温和、操作简便，可减少 二次污染等突出特点，有广阔应用前景。
4
❖ 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行， 日本发表 许多关于光触媒的新观念，并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。 此后，光触媒应用于抗菌、防污、空气净 化等领域的相关研究急剧增 加。
❖ 低压汞灯操作温度为常温，因此不需要冷却，灯的电能大部分转化为光能，
常用。
36
❖ 溶液pH值影响 其对半导体粒子在反应液中的颗粒物聚集度、表面电荷和有机物在半导体 表面的吸附等有较大影响。
37
❖ 反应温度 在实际反应中，光催化反应对温度的变化不敏感，因为光催化反应的表观 活化能很低，故反应速率对温度的依赖性不大。
22
24
（2)半导体在溶液中的氧化还原反应过程
h++H2O e -+O2 2HO2 • H2O2 + •O2-
❖ 半导体结构与绝缘体类似，所不同的是Eg较窄，电子从价带克 服禁带能垒跃迁至导带有两种途径。
❖ 一种可以通过热激发或光激发实现。 ❖ 另一种通过掺杂改变半导体材料的电子分布状况实现。
17
掺杂半导体
❖ 在半导体中含有少量杂质原子称为掺杂半导体。 ❖ 若掺杂原子的价电子除了成键外还有剩余，则为施主。多余的
----抗菌性： 杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、绿脓 杆菌、病等。 ----空气净化： 分解空气中有机化合物及有毒物质：苯、甲醛、氨、 TVOC等。 ----除臭 ：去除香烟臭、垃圾臭、生活臭等恶臭。 ----防霉防藻： 防止发霉、防止藻类的产生, 防止水垢的附着。 ----防污自洁：分解油污,自清洁。
❖ 随着研究深入，人们发现半导体光催化技术在去除污染物等方面 ，具有能耗低、氧化能力强、反应条件温和、操作简便，可减少 二次污染等突出特点，有广阔应用前景。
4
❖ 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行， 日本发表 许多关于光触媒的新观念，并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。 此后，光触媒应用于抗菌、防污、空气净 化等领域的相关研究急剧增 加。
❖ 低压汞灯操作温度为常温，因此不需要冷却，灯的电能大部分转化为光能，
常用。
36
❖ 溶液pH值影响 其对半导体粒子在反应液中的颗粒物聚集度、表面电荷和有机物在半导体 表面的吸附等有较大影响。
37
❖ 反应温度 在实际反应中，光催化反应对温度的变化不敏感，因为光催化反应的表观 活化能很低，故反应速率对温度的依赖性不大。
22
24
（2)半导体在溶液中的氧化还原反应过程
h++H2O e -+O2 2HO2 • H2O2 + •O2-
ZnO的制备及其光催化性能
以半 导 体 材 料 作催 化 剂 光 催 化 氧 化 降解 各 种 环境 污 染 物 的 研 究 已 引 起 环 境 工 作 者 的 广 泛 重 视 －３］。ＺｎＯ是一 种 多 功 能半 导体 材 料 Ｊ，应 用 于光电转换 、光催 化 剂 、化 学 传 感 器 和 发 光 材 料 等 领域 Ｊ。ＺｎＯ作 为 光催 化 剂 与 ＴｉＯ 的催 化 机 理 相 似 ｊ，使用 ＺｎＯ作 为光催化 剂降解 环境 污染 物 具有
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＺｎＯ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｃｔｉｖｉｔｙ
Ｎ／ｕ Ｘｉｎｓｈｕ，Ｃｈｕ Ｈｕｉｈｕｉ，Ｌｉ Ｓｕｊｕａｎ，Ｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｕｏ
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｄｉａ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒ ｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒ ｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｈｅｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；Ｘｉｎｘｉａｎｇ Ｈｅｎａｎ ４５３００７，Ｃｈｉｎａ）
无 毒 、价格低 廉 、高 效等特 性 。 本工作分别采用草酸沉淀法 和柠檬酸络合法
制备 了纤 锌 矿 型 ＺｎＯ，研 究 了 制备 方 法 对 ＺｎＯ 结 构 、形貌 及光催 化性能 的影 响。
１ 实验 部 分
１．１ 试 剂和仪器 实验 所用试 剂均为分 析纯 。
［收稿 日期 ］２０１０—１１—１８；［修订 日期 ］２０１０—１２—２１。 ［作者简介 ］牛新 书（１９５４一 ），男 ，河南 省安 阳市人 ，大学 ， 教授 ，主 要 从 事 无 机 纳 米 材 料 的 研 究。 电 话 ０３７３ — ３３２６３３５，电 邮 ｎｘｓ００９＠ １６３．ｔｏｍ。 ［基金项 目］国家 自然科学基 金资助项 目（２０８７１０４２）；河南 省 自然 科 学 基 金 资 助项 目（０ ４ ２４２７００７３）。
《ZnO光催化剂及Al2O3-ZnO复合光催化剂的制备和性能研究》
《ZnO光催化剂及Al2O3-ZnO复合光催化剂的制备和性能研究》篇一ZnO光催化剂及Al2O3-ZnO复合光催化剂的制备和性能研究一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术因其能够利用太阳能进行环境友好型污染治理而备受关注。
其中，ZnO作为一种高效的光催化剂，因其良好的化学稳定性、高光催化活性及无毒等特性，在光催化领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍ZnO光催化剂及Al2O3/ZnO复合光催化剂的制备方法，并对其性能进行深入研究。
二、ZnO光催化剂的制备ZnO光催化剂的制备主要采用溶胶-凝胶法。
首先，将适量的锌盐（如硝酸锌）溶解在有机溶剂（如乙醇）中，加入表面活性剂以控制颗粒大小和形状。
然后，通过调节溶液的pH值，使锌盐在溶液中发生水解和缩聚反应，形成溶胶。
接着，将溶胶进行干燥、煅烧等处理，得到ZnO光催化剂。
三、Al2O3/ZnO复合光催化剂的制备Al2O3/ZnO复合光催化剂的制备同样采用溶胶-凝胶法。
首先，将铝盐（如硝酸铝）与锌盐共同溶解在有机溶剂中，然后加入表面活性剂以控制颗粒大小和形状。
接着，按照一定的比例将两种金属盐进行混合，使Al2O3与ZnO在溶胶中形成复合结构。
最后，经过干燥、煅烧等处理，得到Al2O3/ZnO复合光催化剂。
四、性能研究1. 光吸收性能：通过紫外-可见光谱分析，我们可以发现ZnO 光催化剂在紫外光区域具有较好的光吸收性能。
而Al2O3/ZnO复合光催化剂由于引入了Al2O3，使得其在可见光区域的吸收性能得到提升。
这有利于利用更广泛的太阳能资源。
2. 光催化性能：在光催化反应中，我们以有机污染物（如甲基橙）为底物，考察了ZnO光催化剂及Al2O3/ZnO复合光催化剂的降解效果。
实验结果表明，两种光催化剂均具有良好的光催化性能，其中Al2O3/ZnO复合光催化剂的降解效果更佳。
这主要归因于Al2O3的引入增强了光生电子和空穴的分离效率，从而提高了光催化反应的效率。
ZnO的制备、表征及其光催化活性研究
氧化锌纳米管的制备、表征及其光催化活性研究纳米级氧化锌（1～100 nm），由于粒子尺寸小，比表面积大，具有表面效应、量子尺寸效应和久保效应等，展现出许多特殊的性质，如无毒和非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力。
这一新的物质状态，赋予了氧化锌这一古老产品在科技领域许多新的用途，如制造气体传感器、荧光体、紫外线屏蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、磁性材料、高效催化剂等。
目前，开发、应用纳米ZnO，已成为科技人员关注的焦点。
其中，特殊结构纳米ZnO 的优异特性更为研究者们关注。
本实验对纳米ZnO 的研究重点将侧重于: (1) 开发合成方法简单、易于工业化的纳米ZnO 制备技术；(2) 研究具有新颖结构兼具优异光催化剂性能的新型纳米ZnO。
实验室制备纳米ZnO的方法很多，一般可分为物理方法和化学方法。
其中化学方法研究开发的比较多。
一、实验目的与要求1、查阅有关文献，了解纳米ZnO在光催化应用中的研究进展；2、了解采用纳米ZnO为催化剂，分解环境污染物的原理，初步掌握能满足分解污染物催化剂的设计要求；3、采用化学沉淀法制备具有特殊形貌的纳米ZnO光催化剂并进行表征和光催化分解污染物的实验。
本实验的关键是制备出具有特殊形貌的纳米ZnO，严格按照制备条件进行实验操作。
二、预备知识或预习要求氧化物与化合物半导体的基础知识；光辐射下半导体催化剂分解污染物的基本原理；化学沉淀法制备化合物的原理；三、产品制备方案一、硝酸锌(5 mL，0.05 mol/L) 和尿素(5 mL，0.05 mol/L)加入到广口瓶中，密封，加热到90 ℃保持3小时,降到室温。
将浮在上表面的物质去除，将剩余的产物置于60 °C 保持0至4天（5人完成，每天一个人），将产品离心分离，蒸馏水清洗三次，60 °C下烘干。
方案二、准备好氯化锌(ZnCl2，80 ml，0.1 M)溶液，然后将氨水(NH3·H2O) （4 mL，25%) 以缓慢滴入（0.6-0.8 mL/min)，边滴边搅拌。
ZnO纳米粒子的制备与表征及其光催化活性
Ｍ ａ ．，２ ０ ｒ ０１
文 章 编 号 ：６ ２— ０ ７ ２ １ ） １ ０ ０ 一 ３ １７ ４ ６ （０ ０ ０ — ０ １ Ｏ
Ｚ Ｏ纳米粒 子的制备与表征及 其光催化活性 ｎ
杨 玉英 尚秀丽 ，
（． １ 西北师范大学 化学 化工学院高分子重点实验室 ， 甘肃 兰州 ７ ０ ７ ３０ ０
下 制备 的 Ｚ Ｏ纳米粒 子 的光 催化 活性 。 ｎ
关键 词 ： 枝 淀粉 ， 米粒 子 ，ｎ 制备 ； 接 纳 Ｚ Ｏ； 光催 化
中 图分 类号 ： Ｑ ３ ． Ｔ １２４ 文 献标识 码 ： Ａ
由于半导体纳 米材料独特的光学和电学性质 ， 在 过去 几 十年 中就 已引起 了科学 家 的广 泛关 注 。 当
一
波加 热法 。采 用 溶 胶 一凝 胶 法 可 以 制 得 大 量 的
将 Ｚ （ Ｏ ） Ａ． ）溶 于 去 离 子 水 中 形 成 溶 ｎ Ｎ （ Ｒ 液 ， 入 一定 量 的接枝 羧基 淀粉 ， 加 用一 定浓 度 的氨水
纳米材料 ， 但是在形成溶胶 一 凝胶 的过程 中极易形 成沉淀 ， 并且 ， 由于在这一过程 中使用金属醇盐为原 料 ， 该 法合成 成 本 较 高 。化 学 沉 淀 法最 具 工业 应 使 用前景 ， 但是具有反应 温度高 、 所得颗粒 粒度分 布 宽， 比表面积大等缺点 。因此 ， 探索低成本 、 高产率、 易操作且具有工业应用前景 的超微粉制备技术 ， 具 有重要 的意义 。现今许 多科 学 家都 致 力于研 究低 成
１ ２ 氧 化锌 纳米 粒子 的制 备 ．
泛应用 ， 因而更受广大科学工作者的青睐。 为了制得质量好 、 粒度分 布窄 、 形貌好 的纳米 Ｚ Ｏ， ｎ 目前 ，已发展 了多 种制 备 方 法 ， 中包 括溶 胶 其 凝 胶法 Ｊ沉 淀法 Ｊ热 分解 法 Ｊ水 热 法 ｊ ， ， ， 和微
文 章 编 号 ：６ ２— ０ ７ ２ １ ） １ ０ ０ 一 ３ １７ ４ ６ （０ ０ ０ — ０ １ Ｏ
Ｚ Ｏ纳米粒 子的制备与表征及 其光催化活性 ｎ
杨 玉英 尚秀丽 ，
（． １ 西北师范大学 化学 化工学院高分子重点实验室 ， 甘肃 兰州 ７ ０ ７ ３０ ０
下 制备 的 Ｚ Ｏ纳米粒 子 的光 催化 活性 。 ｎ
关键 词 ： 枝 淀粉 ， 米粒 子 ，ｎ 制备 ； 接 纳 Ｚ Ｏ； 光催 化
中 图分 类号 ： Ｑ ３ ． Ｔ １２４ 文 献标识 码 ： Ａ
由于半导体纳 米材料独特的光学和电学性质 ， 在 过去 几 十年 中就 已引起 了科学 家 的广 泛关 注 。 当
一
波加 热法 。采 用 溶 胶 一凝 胶 法 可 以 制 得 大 量 的
将 Ｚ （ Ｏ ） Ａ． ）溶 于 去 离 子 水 中 形 成 溶 ｎ Ｎ （ Ｒ 液 ， 入 一定 量 的接枝 羧基 淀粉 ， 加 用一 定浓 度 的氨水
纳米材料 ， 但是在形成溶胶 一 凝胶 的过程 中极易形 成沉淀 ， 并且 ， 由于在这一过程 中使用金属醇盐为原 料 ， 该 法合成 成 本 较 高 。化 学 沉 淀 法最 具 工业 应 使 用前景 ， 但是具有反应 温度高 、 所得颗粒 粒度分 布 宽， 比表面积大等缺点 。因此 ， 探索低成本 、 高产率、 易操作且具有工业应用前景 的超微粉制备技术 ， 具 有重要 的意义 。现今许 多科 学 家都 致 力于研 究低 成
１ ２ 氧 化锌 纳米 粒子 的制 备 ．
泛应用 ， 因而更受广大科学工作者的青睐。 为了制得质量好 、 粒度分 布窄 、 形貌好 的纳米 Ｚ Ｏ， ｎ 目前 ，已发展 了多 种制 备 方 法 ， 中包 括溶 胶 其 凝 胶法 Ｊ沉 淀法 Ｊ热 分解 法 Ｊ水 热 法 ｊ ， ， ， 和微
光催化第二章PPT课件
例再：利A用u公负式载1T-1iO估2算紫带外隙可宽见度漫约反为射3吸.1收7e光V。谱（，书经P过45K，-M图公2-示8）转换成吸收光谱，
2.3.2 固体光致发光光谱
电子 跃迁
01 非辐射跃迁
02 辐射跃迁 光致发光
光致发光是指一定波长光照下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光 的微观过程。
B
从绝对电负性进行估 算
C
通过测定平带点位实 验获取
一、通过第一性计算
• 通过第一性原理计算能带位置，即通过实验计算导带和价带相对位置，获得 带隙宽度，价带和导带的组成等相关信息。
• 不同的化合物技术的价带和导带位置不具有可比性。
• 第一性原理：跟计算联系在一起的，是指在进行计算的时候除了告诉程序你 所使用的原子和他们的位置外，没有其它的实验的，经验的或者半经验的参 量。与经验参数相对。
(1-4)
调节外电压，当施加正向偏压时，Vsc增大促进电子和空穴分离；当施加负向偏压，Vsc减小， 使得Vs为零时对应的外加电压值成为平带电压Vfb。
n型：Vfb=Ecs-μ； p型：Vfb=Evs+μ
(1-5)
n型半导体表面导带电位和平带电位差μ；p型半导体表面价带电位和平带电位差μ，μ是一个在
0.1~0.2eV间的数值
Vfb=Ecso-μ+2.3kT(pzc-pH)
(1-6)
pzc表示零电荷点对应的pH值，每变化一个pH单位平带电位变化2.3kT，即
0.059V/pH。
2.5.2 表面光电压谱和电场诱导表面光电压谱
表面光电压谱(SPS)和电场诱导表面光电压谱(EFISPS)是研究固体功能材料表面和界面电荷行为非常有效的方法， 能够反映样品的光化学性能、电子能带和表面态结构。
2.3.2 固体光致发光光谱
电子 跃迁
01 非辐射跃迁
02 辐射跃迁 光致发光
光致发光是指一定波长光照下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光 的微观过程。
B
从绝对电负性进行估 算
C
通过测定平带点位实 验获取
一、通过第一性计算
• 通过第一性原理计算能带位置，即通过实验计算导带和价带相对位置，获得 带隙宽度，价带和导带的组成等相关信息。
• 不同的化合物技术的价带和导带位置不具有可比性。
• 第一性原理：跟计算联系在一起的，是指在进行计算的时候除了告诉程序你 所使用的原子和他们的位置外，没有其它的实验的，经验的或者半经验的参 量。与经验参数相对。
(1-4)
调节外电压，当施加正向偏压时，Vsc增大促进电子和空穴分离；当施加负向偏压，Vsc减小， 使得Vs为零时对应的外加电压值成为平带电压Vfb。
n型：Vfb=Ecs-μ； p型：Vfb=Evs+μ
(1-5)
n型半导体表面导带电位和平带电位差μ；p型半导体表面价带电位和平带电位差μ，μ是一个在
0.1~0.2eV间的数值
Vfb=Ecso-μ+2.3kT(pzc-pH)
(1-6)
pzc表示零电荷点对应的pH值，每变化一个pH单位平带电位变化2.3kT，即
0.059V/pH。
2.5.2 表面光电压谱和电场诱导表面光电压谱
表面光电压谱(SPS)和电场诱导表面光电压谱(EFISPS)是研究固体功能材料表面和界面电荷行为非常有效的方法， 能够反映样品的光化学性能、电子能带和表面态结构。
三维分级结构ZnO的制备及光催化性能
纳米结构 ， 如纳米杆 、 ， 纳米线 Ｊ 纳米管 、 、 纳米带¨ 等被合成出来 ， 但基于 Ｚ Ｏ分级结构合成 ｎ 的报 道却较 少 ＿ ｌ Ｊ Ｈ．由于 Ｚ Ｏ 的合 成方 法繁琐 ，结构 不易 精确 控制 ， 大地 限 制 了其应 用 ．因此 ， ｎ 极 发 展简单易行的 、 可精确调控 Ｚ Ｏ分级结构的新合成方法 ， ｎ 对于扩展 Ｚ Ｏ的应用至关重要． ｎ 静 电纺 丝法 是制 备纳米 纤 维最 直接 有 效 的方 法 ¨ ．静 电纺 丝 技术 相 比于 常规 的 纺丝 技 术具 有
本文采用静 电纺丝技术制备了聚乙烯醇／ 醋酸锌 ［ Ｖ ／ ｎ Ａ ）］ Ｐ Ａ Ｚ （ ｃ 纳米纤维 ， 并结合低温模板辅助 共沉积技术 ， 在乙醇一 草酸反应体系中得到了 Ｚ Ｏ纳米纤维／ ｎ 晶须分级结构 ， 采用气相 乙醛体系对分级 结构的 Ｚ Ｏ光催化性能进行了评测． ｎ
１ 实 验 部分
Ｓ３０ Ｎ型扫 描 电子显微 镜 （日本 Ｈｉｃｉ 司 ） Ｄ Ｍａ—Ａ型 ｘ射 线衍 射仪 （Ｅ本 Ｒｇｋ 司 ） －００ ｔ ｈ公 ａ ； ／ ｘＲ ｔ ｉ ｕ公 ａ ，
收稿 日期 ： ０ １ ＿４ ２ １ ６２ ．
基金项 目： 国家 自 然科学基金 （ 批准号 ： ０ ７０ ０ １７ ５ ０ ） 中国博士后科学基 金（ ５７３１ ，０００７ 、 批准号 ： ０ ０４ １２ ） 东南 大学生物 电子 ２ １０ ８２ ６ 、 学国家重点实验室开放基金 （ 批准号 ： ９ １０ 和大连理工大学精细化工国家重点实验室开放基金 （ ９０ ７ ） 批准号 ： Ｆ０ ２ 资助． Ｋ １１）
１ １ 试剂 与仪器 ．
Ｐ Ａ、醋酸 锌 ［ ｎ Ａ ） ・ Ｈ Ｏ］ Ｖ Ｚ （ ｃ ４ ： 、草酸 （ ・ Ｈ Ｏ） 无 水 乙醇 和亚 甲基蓝 均为 分析纯 ，购于 Ｈ ＣＯ ２ 、
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C /C t0
循环实验
1.0
1 sd
2 sd
0.8
3 sd
4 sd
5 sd
0.6
0.4
0.2
0
100
200
300
400
500
600
Time(min)
经过5次重复实验，制备的ZnO 在光催化降解污染物过程中， 光催化降解性能没有明显的降 低，表现出很高的稳定性。
2.1 结果与讨论
SEM和TEM分析
溶剂热时间1 h
1.5 h
2h
4h
溶剂热1 h时，没有完整的球形结构。随着溶剂热时间的增长，大 量的不完美的球形组件和零碎的团聚体逐渐消失，表面越来越均 匀。而时间延长到4 h时，球体表面颗粒团聚严重。
PVP添加量0 g
0.2 g
0.4 g
PVP 0 g时的样品团聚得非常厉害，几乎无法获得完整的球体。 加入0.2 g PVP时有规则的纳米氧化锌球体形成，不过表面粒子吸 附不太均匀。当PVP含量为0.4 g时，完整的纳米ZnO球体形成， 表面颗粒吸附均匀。尿素添加量0.25 g Nhomakorabea0.5 g
0.75 g
尿素添加量为0.25 g和0.5 g时，生成的ZnO样品形貌相差不大， 并有空心球的出现；尿素量0.75 g时，ZnO开始不规则团聚。这 表明，一定量的尿素含量对ZnO空心球的制备机理有一定的影响。
溶剂热2 h，PVP 0.4 g,尿素0.5 g
可以看到图像中微球的黑暗边缘和明亮中心有一种强烈的对比差 异，可以确认它们是空心结构的微球。
1 绪论
据报道，2015年是中国有历史统计以 来的“最强厄尔尼诺年”，多国气象 机构确认厄尔尼诺已经形成。
解决当前日益严重的环境污染问 题是我国实现可持续发展和提高 人民生活质量的重要前提。
由于半导体光催化剂化学性质稳定，降 解污染物彻底，可重复回收使用，成本 低，制备原料简单易得，反应速度快， 氧化还原能力很强等优点，因而在实际 应用中大量用于环境污染治理。
13级研究生毕业答辩
ZnO光催化材料的制备 及表征
报告人：XX 指导老师：XXX教授
2016年5月14日
主要内容
1 绪论 2 ZnO纳米空心球的无模板溶剂热制备及光催化性能 3 ZnO/C复合空心微球的水热制备及光催化活性 4 GO掺杂纳米ZnO的溶剂热制备及光催化性能 5 结论
1.1 研究背景
生长机理
气泡，驱动力，碱性条件，成核开始， ZnO颗粒的聚集，空心微球
XRD分析
Relative Intensity (100) (002) (103)
(101)
(102)
(110)
8h
4h
2h 1.5 h
随着溶剂热时间的延长， 峰强度不断变尖锐、半高 宽不断变窄。说明溶剂热 反应时间越长，形成的纳
160 min 140 min 120 min 100 min
80 min 60 min
40 min 20 min
0 min
400
450
500
550
Wavelength (nm)
随着紫外光照射时间的延长， 吸收峰的强度逐渐减弱，表明 ZnO样品能够有效地光催化降 解RhB水溶液。
对应的荧光强度来源于2-羟基 对苯二甲酸（由对苯二甲酸 与·OH反应生成而来），其强 度与溶液中产生的·OH的数量 是成正比例关系的，表明光降 解过程中不断产生·OH。
1.2 ZnO的常用合成方法
水解法 沉淀法
水热法 喷雾法
粒子纯度高 分散性好 晶形好且可控制 生产成本低 工艺简单
1.3 新型光催化材料
g-C3N4
制备简单廉价 低的比表面积
稳定
低的可见光有效利用率
中能带
低的量子效率
ZnO/g-C3N4纳米复合材料
ZnO价带上的h+会跃迁到C3N4的价带上。 C3N4导带的e-转移到ZnO导带上。 e-从C3N4导带转移到ZnO导带上，h+则 从ZnO价带转移到C3N4价带上。
60
0.06
50
0.05
1h 2h
4h
0.04
40
0.03
0.02
0.01
30
0.00
10
Pore size (nm)
20
1h 2h 4h
10
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Relative Presure (p/p ) 0
样品的物理性质
相对压力P/P0接近1有较高的吸附，意味着大孔的存在。从插图 可以看到三个样品的孔径分布集中在介孔区域（2-50 nm）。随 着溶剂热时间的延长，比表面积和孔体积逐渐减小。
C /C t0
The reaction constant （k/10 -3min-1）
光催化性能分析
活性分析
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6 1h
0.5
1.5h
2h
0.4
4h
0.3
0.2
0.1 0
20
40
60
80
100
120
Time(min)
14
12
10
8
6
5.51
4
2
0
1h
9.68
13.67
11.24
1 h 米ZnO晶化程度越强，结
20
30
40
50
60
70 构越接近完整。
2
FTIR分析
O-H拉伸振动和弯曲振动： 3400和1630cm-1，表明了吸 附水分子的存在。
Zn-O键的晶格振动472cm-1。
比表面积分析
氮气吸附-脱附等温线及孔径分布
Adsorbed Volume (cm3/g) dV/dlogw(cm3/g)
1.4 纳米氧一化、锌选的前题景的展背望景和意义
降解有机污染物 (环境)（抗菌消毒）
纳米ZnO应用
光解水制氢 (能源)
光诱导超亲水性 (自清洁)
ZnO
2 ZnO纳米空心球的无模板溶剂热制备 及光催化性能
本章采用乙二醇溶剂为反应体系，可控制 备纳米ZnO空心球，并考察溶剂热反应时 间、PVP添加量、尿素添加量等三个参数 对所制备ZnO空心球的形貌、晶化、颗粒 尺寸和光催化活性的影响，并提出了空心 球的形成机理。
ZnO/g-C3N4纳米复 合材料可促进电子
–空穴的有效分离，
提高光催化活性。
氧化石墨烯
催化 能量存储 生物传感器 药物运输
单层的二维蜂窝状结 构的sp2碳网络 表面积很高 电子传输性能优良
ZnO-GO复合材料
石墨烯高效、快速的电子迁移有效地减小了ZnO-GO 复合材料光诱导产生的电子空穴对的复合速率，从而 大大提高了材料的光催化性能。
1.5 h 2 h
4h
随着照射时间的增加，不同 时间制备的样品对RhB水溶 液浓度均逐渐减小。
速率常数k 随着溶剂热时间 的增加先增后减，并在2 h时 达最大。
紫外可见吸收光谱
FL intensity (a.u.)
·OH的定性分析
180 160 140 120 100
80 60 40 20
0 350