非金屬摻雜半導(dǎo)體納米材料的合成、表征及其光催化性質(zhì)的研究.pdf

1、近年來，納米半導(dǎo)體光催化劑由于在降解環(huán)境中的有機(jī)污染物和太陽能光解水等方面具有潛在的應(yīng)用價值而成為研究的熱點。半導(dǎo)體光催化技術(shù)克服了許多傳統(tǒng)方法的不足，但是，光催化效率低和太陽能利用率低等問題阻礙了半導(dǎo)體光催化材料的推廣和應(yīng)用。在過去的幾年里，許多研究者一直在努力地探索改性半導(dǎo)體納米材料的方法和途徑，其中，非金屬摻雜就是一種有效的方法。
　　 本論文在總結(jié)前人工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，選擇具有優(yōu)異性能的鎢酸鋅和氧化銦作為研究對象，發(fā)揮水

2、熱技術(shù)在控制材料的微結(jié)構(gòu)、彤貌和尺寸方面的優(yōu)勢，合成了鎢酸鋅和氧化銦納米結(jié)構(gòu)，并通過摻雜非金屬元素，有效地提高了光催化效率。
　　 具體內(nèi)容如下：
　　 1.鎢酸鋅納米線的制備。利用水熱技術(shù)，在不添加任何表面活性劑的條件下，成功地制備了鎢酸鋅納米線，所得產(chǎn)物產(chǎn)率高、結(jié)晶性好，鎢酸鋅納米線的長度超過600nm，直徑在10-20nm，具有較高的長徑比。實驗證明pH值和反應(yīng)時間對產(chǎn)物的形貌具有重要的影響。根據(jù)實驗結(jié)果我們得出鎢

3、酸鋅納米線的形成遵循“奧氏熟化”原理。對所得產(chǎn)物進(jìn)行了光催化羅丹明B實驗，證實了此納米線具很好的光催化性。
　　 2.氟摻雜鎢酸鋅納米棒的制各及其光催化性能的研究。我們通過實驗和基于密度泛函理論(DFT)的能帶結(jié)構(gòu)的計算方法綜合研究了氟問隙摻雜的鎢酸鋅納米晶。通過兩步水熱技術(shù)成功地制備了氟摻雜的鎢酸鋅納米棒。研究結(jié)果表明Fi-ZnWO4納米棒與純相的鎢酸鋅納米棒相比，在UV-vis區(qū)域內(nèi)吸收增強(qiáng)并且吸收邊發(fā)生紅移，在紫外光照射下

4、光催化降解RhB的光催化效率明顯的提高。形貌和結(jié)晶情況對光催化作用也有很大的影響，F(xiàn)i-ZnWO4納米棒的光催化效率與氟摻雜的納米顆粒的光催化效率相比有很大的提高。DFT計算結(jié)果表明了間隙摻雜的F在帶隙中誘導(dǎo)形成定域態(tài)。從定域態(tài)到導(dǎo)帶的躍遷可以用來解釋吸收邊發(fā)生的紅移。計算結(jié)果也顯示了Fi-ZnWO4比純相的ZnWO4向低能量態(tài)移動了0.32eV，說明了光催化作用有更強(qiáng)的空穴氧化能力。
　　 3.碘摻雜氧化銦納米棒的制備及其光催