表面改性對ZnO光電化學(xué)性能的影響機(jī)制及其密度泛函數(shù)理論計算研究.pdf

1、ZnO因其低成本、較高的穩(wěn)定性和光催化活性、低毒性等優(yōu)點(diǎn)被公認(rèn)為優(yōu)良的半導(dǎo)體光催化劑。相比于TiO2，ZnO具有優(yōu)良的電子傳輸率；另外，通過控制ZnO的形貌結(jié)構(gòu)并經(jīng)過一定的改性修飾可明顯提升 ZnO的光催化和光電化學(xué)性能。因此，本文基于多孔ZnO納米棒(ZnO NRs)材料，探究表面改性工藝對其光催化性能的影響機(jī)制。然后，進(jìn)一步基于密度泛函理論對不同元素?fù)诫s的ZnO晶胞進(jìn)行第一性原理計算，探索元素?fù)诫s修飾對于ZnO光催化性能提高的原因。

2、
　　本文首先通過水熱法制備多孔ZnO NRs材料，通過金屬 Ag和碳點(diǎn)(C-dots)改性修飾多孔ZnO NRs材料，并研究其光催化和光電化學(xué)。光催化降解性能結(jié)果表明：Ag和碳點(diǎn)改性ZnO能有效提高ZnO的光催化性能，其中摩爾分?jǐn)?shù)為3％Ag和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%碳點(diǎn)改性ZnO NRs光催化劑分別表現(xiàn)出最佳的光催化性能；進(jìn)一步的光催化苯酚降解實驗結(jié)果表明，納米Ag顆粒改性ZnO NRs對苯酚的降解過程存在明顯的影響。深入分析發(fā)現(xiàn)：A

3、g和碳點(diǎn)在光催化劑中起到光生電子載體的作用，能夠促進(jìn)光生電子與空穴的有效分離，從而增強(qiáng)光催化性能。
　　為了深入研究摻雜元素對ZnO光催化性能的影響，進(jìn)一步基于光催化原理利用DFT理論探究金屬(Fe、Cu、Cd)、非金屬(B、N、S)摻雜ZnO的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能。研究表明：通過不同元素?fù)诫sZnO可以改變其近費(fèi)米能級的電子態(tài)密度和并相應(yīng)改變其電子結(jié)構(gòu)，摻雜ZnO由于外層電子的差別的光學(xué)性能也有一定的提高。通過元素的摻雜，能夠使得Z