ZnO光催化材料的制备及具体表现
纳米ZnO的合成及光催化的研究进展
纳米ZnO的合成及光催化的研究进展摘要：综合叙述了以纳米ZnO半导体光催化材料的研究现状。
主要包括纳米光催化材料的制备、结构性质以及应用，同时结合纳米ZnO的应用和光催化的优势阐述了后续研究工作的主要的研究方向。
关键词：纳米；光催化；应用1.1 ZnO光催化材料的研究进展纳米氧化锌的制备技术国内外有不少研究报道，国内的研究源于20世纪90年代初，起步比较晚。
目前，世界各国对纳米氧化锌的研究主要包括制备、微观结构、宏观物性和应用等四个方面，其中制备技术是关键，因为制备工艺过程的研究与控制对其微观结构和宏观性能具有重要的影响[1]。
综合起来，纳米氧化锌的化学制备技术大体分为三大类：固相法、液相法和气相法。
1.1.1固相法固相法又分为机械粉碎法和固相反应法两大类，前者较少采用，而后者固相反应法，是将金属盐或金属氧化锌按一定比例充分混合，研磨后进行燃烧，通过发生固相反应直接制得超细粉或再次粉碎的超细粉。
固相配位化学反应法是近几年刚发展起来的一个新的研究领域，它是在室温或低温下制备可在较低温度分解的固相金属配合物，然后将固相产物在一定温度下热分解，得到氧化物超细粉。
运用固相法制备纳米氧化锌具有操作和设备简单安全，工艺流程短等优点，所以工业化生产前景比较乐观，其不足之处是制备过程中容易引入杂质，纯度低，颗粒不均匀以及形状难以控制。
王疆瑛等人[2]以酒石酸和乙二胺四乙酸为原料，采用固相化学反应法在450℃热分解4h 得到具有纤锌矿结构的ZnO粉体，通过X射线衍射及透射电镜结果分析，合成的产物粒径均小于100nm，属于纳米颗粒范围，而且颗粒大小均匀，粒径分布较窄，并采用静态配气法对气敏特性的研究发现，对乙醇气体表现了良好的灵敏性和选择性。
1.1.2气相法气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质变为气体并使之在气体状态下发生物理或化学变化，最后在冷却过程中凝聚长大形成超微粉的方法。
气相法包括溅射法、化学气相反应法、化学气相凝聚法、等离子体法、激光气相合成法、喷雾热分解法等。
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》范文
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的发展，ZnO纳米材料因其优异的物理和化学性质，如高激子结合能、高电子迁移率等，被广泛应用于光电器件、生物传感器、光催化剂等领域。
本文以纳米棒状ZnO自组装结构为研究对象，探讨了其制备方法及光电性能，旨在为ZnO纳米材料的应用提供理论依据。
二、制备方法1. 材料选择与准备本实验选用高纯度的ZnO粉末作为原料，通过溶胶-凝胶法进行制备。
此外，还需准备乙醇、去离子水、表面活性剂等辅助材料。
2. 制备过程首先，将ZnO粉末溶解在乙醇中，形成均匀的溶液。
然后，加入表面活性剂，在搅拌条件下使溶液形成溶胶。
接着，将溶胶置于适当的温度下进行凝胶化处理，使ZnO纳米棒自组装形成结构。
最后，对所得产物进行清洗、干燥，得到纳米棒状ZnO自组装结构。
三、结构与形貌分析1. 结构分析通过X射线衍射（XRD）对制备的纳米棒状ZnO自组装结构进行物相分析，结果表明，所得产物为六方纤锌矿结构的ZnO。
2. 形貌分析利用扫描电子显微镜（SEM）对样品进行形貌观察，发现ZnO纳米棒呈规则的棒状结构，且自组装形成紧密的结构。
此外，通过透射电子显微镜（TEM）对纳米棒的微观结构进行进一步观察，发现其具有较高的结晶度和良好的分散性。
四、光电性能研究1. 紫外-可见吸收光谱分析通过紫外-可见吸收光谱测试，发现纳米棒状ZnO自组装结构在紫外区域具有较高的光吸收能力。
此外，通过对光谱数据的分析，可以得到其禁带宽度等光电性能参数。
2. 光致发光性能研究光致发光性能是评价半导体材料光学性能的重要指标。
通过光致发光光谱测试，发现纳米棒状ZnO自组装结构具有较好的光致发光性能，发光峰位明确，半峰宽较窄。
这表明其具有较高的光学质量和较好的结晶度。
3. 电学性能研究通过电学性能测试，发现纳米棒状ZnO自组装结构具有较高的电子迁移率和较低的电阻率。
这些电学性能参数对于评估其在光电器件中的应用具有重要意义。
锆掺杂纳米ZnO粉体的制备及其光催化性能
ａ ｕｔ ｆ０８ｇ ｍ ｎ ｏ ｅ ｉ ．％ （ｏａ ｔ ） ｉ ｏ ｉｍ ｍｏｎ ． ． Ｚ Ｏ ｄｐ ｄｗｔ １ ｏ ｄ ｈ ０ ｍ ｌｒａｉ Ｚｒ ｎｕ ． ｒ ｏ ｃ
ｕ ｅ ｌｒ ｖｏｅ ｌ ｎｄ ｒ ｕｔａ ｉｌｔｉｌ ｕｍｉ ａｉ ｎ ｎ ｔｏ ．Ｔｈ ｆｅ ｔ ｆ ｃ ｌ ｉ ｎｇ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ，ｃ ｃｎｉ ｉ ｅ ｅ ｃ ｓ ｏ ａｃｎｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｉ ｎｇ ｔｍｅ，ａ ｏ ｔ ｆ ｄ ｐｉｇ Ｚｒ ａ ｏ ｔ ｎ ｆ ｌ ｍ ｕｎ ｏ ｏ ｎ ｎｄ ｃ ｎ ｅ ｔｏ
（ 山东师 范大学化 学化 工与材料 科 学学 院 ， 山 东 济南
摘
２０１） ５ ０４
要 ： Ｎ ＥＯ 、ｎ Ｏ 和 ＺＯ １ ８ ２ 以 ａ Ｚ Ｓ Ｃ ｒ Ｃ： Ｈ ０为原料 ， ・ 采用直接 沉 淀法制备 了纯 Ｚ Ｏ和掺 锆 Ｚ Ｏ的纳 ｎ ｎ
米粉 体 ， 用 Ｘ Ｄ、Ｔ Ｉ 、 Ｖ Ｖ ｓＳ Ｍ 和 Ｔ Ｍ 等表 征手段 进行 表征 ， 并 Ｒ Ｆ — Ｒ ｕ — ｉ、Ｅ Ｅ 用紫外灯作 为光 源 ， 甲基 亚
第 ６卷第 ６ 期
２０ ０９年 ｌ ２月
纳 米材料 与应 用
Ｎａ ｍａｅ ｉ ｌ＆ Ａｐ ｉ ａｉ ｎｏ ｔｒａ ｐｌｃ ｔ ｏｎ
Ｖｏ ． Ｎｏ６ １６ ．
Ｄｅ ｅ ｅ ２ ０ ｃ ｍｂ ｒ ０ ９
锆掺杂纳米 Ｚ Ｏ粉体 的制备 ｎ 及其光催化性能 米
陈姗姗 ， 李怀祥 ， 曲丕丞
蓝溶 液为光 催化反 应模 型降解 物 ， 究 了 Ｚ Ｏ和掺锆 Ｚ Ｏ纳米粉 体 的光催 化性 能 ， 研 ｎ ｎ 并考 察 了前驱 体煅 烧 温度与 时 间、掺锆 量 以及 催化 剂加 入 量等 因素对 降解 率 的影 响 ，结 果表 明 ，煅烧 温度 为
氧化锌纳米材料的制备及其光催化性能的研究
摘要近年来，随着工业的迅猛发展，各类工业废水、废气、废弃物等急剧增加，水污染问题成为全球性问题之一。
水污染的治理因此受到更多科研工作者的关注。
ZnO 作为一种直接带隙宽禁带半导体材料，具有较高的电化学稳定性和热稳定性，能很好的吸收紫外光，在光激发下可有效地降解有机污染物，被广泛地应用于光催化领域。
但ZnO 光催化剂普遍存在着比表面积较小、载流子复合率高等自身缺点，限制了其光催化反应过程中的降解效率。
另外，ZnO 粉体光催化剂在回收利用过程中不仅操作繁琐复杂，难以简便将光催化剂从水溶液中分离出来，而且残留在水溶液中的光催化剂会对环境造成二次污染。
本论文主要研究了两种具有不同形貌特征的ZnO 光催化剂—ZnO 空心球薄膜和Na 掺杂ZnO 纳米线，探讨了提高其光催化活性的可能性。
借助多种材料表征手段，分析了材料的形貌、结构和光学性能。
对比研究了各种光催化剂降解甲基橙水溶液的光催化性能，并探讨了光催化反应的机理。
主要研究内容如下：(1) 以浸渍-提拉法制备的单分散六方密排PS 微球为模板，利用磁控溅射法沉积ZnO 薄膜，结合煅烧去除模板，制备了不同粒径大小的ZnO 空心球薄膜。
根据SEM 和TEM 的结果分析，证明了ZnO 纳米球的空心结构成功构筑。
样品在紫外光波段均有较强的吸收峰，对空心球内部的光路研究发现，这种空心球结构的ZnO薄膜不仅具有高的比表面积，而且能在球体的空心内部形成光陷阱，有效地提高了光的利用率。
在各粒径ZnO 空心球薄膜与ZnO薄膜降解甲基橙水溶液的对比实验中，空心球的光催化效率普遍较高，且400 nm ZnO 空心球薄膜的光催化效率最高。
(2) 在ZnO 空心球薄膜的基础上，经过溅射沉积Au 纳米颗粒构筑了Au/ZnO 空心球复合薄膜。
在紫外光照射下，对比分析了各粒径大小的ZnO 空心球薄膜和Au/ZnO 空心球复合薄膜降解甲基橙水溶液的光催化性能。
Au 纳米颗粒的沉积明显提高了ZnO 空心球薄膜的光催化速率。
薄片状C60／ZnO纳米复合材料的制备及其光催化性能
料
２ ０ １ ３ 年第 １ ２ 期（ ４ ４ ） 卷
薄片状 Ｃ 。 ｏ ／ Ｚ ｎ Ｏ 纳米 复合 材 料 的制 备及 其光 催化 性 能
柴 波 ， 宋发坤 ， 陈 文杰 ， 周 欢 ， 张 芬 ， 朱 玉婵
下加 入 １ ０ ｍｍｏ Ｉ Ｎａ ＯＨ， ８ ０ 。 Ｃ下 继 续 搅 拌 １ ｈ ， 静 置 ２ ４ ｈ ， 产物 用去离 子水 、 无 水 乙醇各洗 涤 ３次 ， 然 后放 入
８ ０ 。 Ｃ的 烘 箱 中干 燥 １ ２ ｈ ， 得 到 纳米 Ｚ ｎ Ｏ 粉 末 。取 上 述
目前 实现 光生 电子 和空穴分 离 的有 效方 法 之一 是
甲基 蓝 （ ＭＢ ） 作 为探 针 分子 ， 研究 Ｃ 。 。 ／ Ｚ ｎ Ｏ 纳 米 复 合
Ｃ 。 与Ｚ ｎ Ｏ进行 复合来 提高 光催化 活性 的文 献报 道较 少， Ｚ ｈ ｕ等将 Ｃ 。与商业 Ｚ ｎ Ｏ进行 复合后 ， 用 于光催 化 降解 亚 甲基 蓝 溶 液 ， 其中 １ ． ５ （ 质量分数） Ｃ ∞ ／ Ｚ ｎ Ｏ 光催化 活性 是单纯 Ｚ ｎ Ｏ的 ３ 倍， 他 们认 为增 强 的光 催
形 成异 质结 结 构 【 ｊ 。在 半 导体 表 面沉 积 贵 金 属 ， 形 成 肖特 基 （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｔ ｔ ｋ ｙ ） 结， 它 能有 效 充 当 陷 阱捕 获 光 生 电子 ， 降低光 生 电子和空 穴的复 合作用 ， 从 而提 高半 导 体材料 的光 催 化性 能Ｉ 。将 两 种 能带 结 构 匹 配 的半 导体材 料复 合形 成 异 质结 时 ， 光 生 电子 从 导 带底 较 高
ＤｏＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ３ ． １ ２ ． ０ ３ ２
光催化材料的制备和光催化性能研究
光催化材料的制备和光催化性能研究近年来，随着环境污染问题的不断加剧，光催化材料作为一种新型高效的环境净化材料备受关注。
光催化材料可以利用光能将有害物质转化为无害物质，具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍光催化材料的制备方法以及其光催化性能的研究进展。
一、光催化材料的制备方法光催化材料的制备方法多种多样，常见的方法包括溶剂热法、溶胶-凝胶法、旋涂法和气相沉积法等。
溶剂热法是一种常用的制备方法，主要通过溶剂的热解反应生成材料。
例如，使用水热法可以制备出氧化锌（ZnO）纳米颗粒，以及二氧化钛（TiO2）纳米管。
溶胶-凝胶法是将溶液中的金属盐或金属有机化合物加入到溶剂中形成溶胶，然后通过热处理将溶胶转化为凝胶。
最终通过热处理、退火或超声处理等方法制备出光催化材料。
常见的溶胶-凝胶法可制备出二氧化钛（TiO2）薄膜。
旋涂法是一种将溶液涂覆在基底上，通过旋转将材料均匀分布在基底表面的方法。
该方法制备的光催化材料具有较大的比表面积和较高的结晶度，适用于制备纳米颗粒薄膜。
气相沉积法是将气体在基底表面沉积形成材料的方法，常见的气相沉积法有化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等。
该方法制备出的光催化材料表面光催化活性较高，适用于制备二氧化硅（SiO2）纳米颗粒。
二、光催化性能的研究进展光催化性能是评价光催化材料性能的关键指标之一。
光催化材料的光吸收能力、光生电荷分离能力和光生活性等参数对其光催化性能有着重要影响。
光吸收能力是指光催化材料对于特定波长光的吸收能力，通常通过紫外-可见吸收光谱研究。
一些材料的光吸收能力被广泛利用于水环境中的污染物降解，如氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO2）等。
光生电荷分离能力是指光催化材料在光照条件下，光生载流子能够迅速分离并参与化学反应的能力。
光生电荷分离能力较高的光催化材料能够提高光催化反应的效率。
一些材料如氧化锌（ZnO）和二氧化钛（TiO2）等能够快速分离光生载流子。
光生活性是指光催化材料在光照条件下持久稳定的光催化活性，受到许多因素的影响，如氧分压、湿度和温度等。
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能摘要：纳米氧化锌是一种面向21世纪的半导体材料，在陶瓷、化工医药、生物等领域得到了广泛的使用。
近年来，纳米氧化锌不断得到重视，对于纳米氧化锌的研究也逐渐增多，并且在试验中制备了不同结构的氧化锌材料，并研究了纳米氧化锌的性能。
纳米氧化锌的重要作用使得对于纳米氧化锌的研究具有了非常重要的现实意义。
本文将主要分析纳米氧化锌的特性、性质、应用和制备办法，以及它的光催化性能。
关键词：纳米氧化锌制备催化性能纳米氧化锌由于具有粒径小、比表面积大的特点，具有宏观物体所不具有的量子尺寸效应、表面效应以及体积效应等。
近年来，随着研究人员对纳米氧化锌的研究日益加深，发现纳米氧化锌在磁学、光学和力学等方面具有特殊的功能，其应用价值也不断得到重视和体现。
纳米氧化锌的制备成为当前科研工作的热门话题，也关系着纳米氧化锌能否用于治理环境污染。
因此，开展纳米氧化锌的制备以及催光性能的研究有十分重要的意义。
1 纳米材料的特性1.1 表面效应表面效应是指纳米材料性质上发生的变化，它是由表面原子和总原子数之比随着粒径的变化而引起的。
一般说来，当粒径减小时，表面原子的数量会快速增加，并且会随着粒径的减小，表面的原子会越多。
表面原子的悬空键增多，具有不饱和的性质，化学性能强，容易和其他原子相结合。
随着表面能的增加，表面原子数增多，表面原子和总原子数之比不断增大，“表面效应”便相继产生。
1.2 体积效应纳米粒子的尺寸和德布罗意波长相比，相似或者较小的时候，会破坏粒子周期性的边界条件，粒子的磁性、内压、热阻、熔点等发生了改变，这就是所谓的体积效应。
1.3 小尺寸效应超微细粒的尺寸和光波波长、德布罗意波长以及透射深度等相比，尺寸相似或者较小，边界条件就会被破坏，导致非晶态粒子的表面原子密度变小，造成声、光、电、热等性能发生改变，这就是所谓的小尺寸效应。
2 纳米氧化锌的制备方法纳米氧化锌的制作方法有多种，主要是分为物理法和化学法。
水热合成ZnO及其光催化性质研究
毕业论文题目水热合成ZnO及其光催化性质研究学院专业班级学生学号指导教师二〇一五年月日摘要本文采用水热法合成氧化锌，将氯化锌溶解后搅拌，加入表面活性剂后再搅拌，最后加入氢氧化钠置于反应釜中在170-200℃下反应，反应完毕后冷却至室温，将产物用蒸馏水离心清洗6次后至于鼓风干燥箱在80℃下干燥后得产物。
实验主要研究反应温度、反应时间、溶剂种类、表面活性剂种类、表面活性剂的加入量、氯化锌的用量等变量对氧化锌形貌的影响，并对制备的氧化锌进行XRD表征。
将生产的氧化锌在高温条件下掺氮，用甲基橙和亚甲基蓝对氧化锌进行光催化测试，用氙灯光源模拟太阳光照后，其在365 nm左右的紫外谱图吸收峰下降明显，说明氧化锌样品在特定波长的光线照射下具有一定的光催化效果结果。
相比较而言，氧化锌对亚甲基蓝的光催化效果比对甲基橙的光催化效果好，掺氮后的氧化锌比未掺氮的对亚甲基蓝的光催化效果更为明显。
关键词：水热法；纳米氧化锌；掺氮；光催化ABSTRACTIn this paper，the synthesis of zinc oxide hydrothermal method. After the dissolution of zinc chloride with stirring，adding a surfactant and then stirring，and finally placed in a reaction vessel was added sodium hydroxide to react at 170-200 ℃.After cooling to room temperature，the product was washed six times with distilled water by centrifugation after completion of the reaction as for blast oven dried to give the product in 80 ℃. We studied the influence of reaction temperature，reaction time，kind of solvent，surfactant type，the amount of surfactant is added，the amount of zinc chloride，zinc oxide and other variables on morphology，and zinc oxide were prepared by XRD analysis.The nitrogen-doped zinc oxide produced at high temperatures with methyl orange and methylene blue on zinc oxide photocatalytic test.After a xenon light source simulated solar illumination in the UV absorption spectrum around 365 nm decreased significantly，indicating zinc oxide sample has a photocatalytic effect results when exposed to light of a specific wavelength.In contrast，methylene blue zinc oxide photocatalytic effect of the photocatalytic effect of methyl orange than good，nitrogen-doped zinc oxide not doped with nitrogen ratio after the methylene blue photocatalytic effect is more obvious.Key words：Hydrothermal；Zinc Oxide；Nitrogen-doped；Photocatalytic目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 前言 .............................................................................................................................. - 1 -1.1 研究背景..................................................................................................................... - 1 -1.1.1 氧化锌的应用............................................................................................................. - 1 -1.2氧化锌的制备.............................................................................................................. - 2 -1.2.1 水热合成法................................................................................................................. - 2 -1.2.2 化学气相沉淀法......................................................................................................... - 2 -1.2.3 溶胶凝胶法................................................................................................................. - 2 -1.2.4 射频控磁溅射法......................................................................................................... - 3 -1.3 水热合成法的优缺点................................................................................................. - 3 -1.4 光催化技术................................................................................................................. - 3 -1.4.1光催化技术现阶段应用.............................................................................................. - 4 -1.4.2影响光催化特性的因素.............................................................................................. - 4 -1.5 国内外研究现状和前景............................................................................................. - 5 -1.6 主要研究内容............................................................................................................. - 5 -2 仪器及试剂 .................................................................................................................. - 7 -2.1 主要仪器..................................................................................................................... - 7 -2.2 主要试剂..................................................................................................................... - 7 -3.实验部分 ....................................................................................................................... - 9 -3.1实验前准备.................................................................................................................. - 9 -3.2 样品的制备................................................................................................................. - 9 -3.2.1氧化锌的制备.............................................................................................................. - 9 -3.2.2 掺氮 ............................................................................................................................ - 9 -3.2.3 甲基橙溶液的配制..................................................................................................... - 9 -3.2.4亚甲基蓝溶液的配制................................................................................................ - 10 -3.3 样品的表征与性质测试........................................................................................... - 10 -3.3.1 ZnO样品的XRD表征............................................................................................. - 10 -3.3.2 ZnO样品的光催化 ................................................................................................ - 10 -4 结果与讨论 ................................................................................................................. - 11 -4.1 不同条件下制得的氧化锌样品的XRD表征 .......................................................... - 11 -4.1.1温度为变量：.............................................................................................................- 11 -4.1.2时间为变量：............................................................................................................ - 12 -4.1.3表面活性剂种类为变量：........................................................................................ - 12 -4.1.4表面活性剂加入量为变量：.................................................................................... - 13 -4.1.5ZnCl2的用量为变量： .............................................................................................. - 13 -4.1.6反应物的用量为变量：............................................................................................ - 14 -4.2 纳米氧化锌的光催化性能....................................................................................... - 14 -4.2.1吸收曲线.................................................................................................................... - 14 -4.2.2纳米氧化锌对甲基橙的光催化................................................................................ - 15 -4.2.3 纳米氧化锌对亚甲基蓝的光催化........................................................................... - 18 -4.2.4掺氮氧化锌作光催化剂的重复利用........................................................................ - 23 -结论 ................................................................................................................................ - 25 -参考文献 .................................................................................................................. - 26 -致谢 ........................................................................................................................ - 27 -1 前言1.1 研究背景ZnO纳米结构材料是一种新型的半导体功能材料，其颗粒直径大小在1-100 nm 之间，常温下的宽带间隙为3.37 eV，具有良好的压电性，较低的介电常数，良好的导热性能和化学稳定性[1]及良好的紫外吸收性能，广泛应用于橡胶、陶瓷、日用化工、涂料等方面，可以用来制造橡胶添加剂、气体传感器、紫外线遮蔽材料、变压器和多种光学装置。