鎵酸鋅納米晶的可控制備及其光解水產(chǎn)氫性能的研究.pdf

1、近年來隨著光催化技術(shù)的不斷發(fā)展，尋求高效的半導(dǎo)體光催化劑逐漸成為人們研究的熱點。納米材料由于其較高的比表面積、量子尺寸效應(yīng)及小尺寸效應(yīng)而受到廣泛關(guān)注，研究者們通過一定方法制備納米半導(dǎo)體光催化劑，并且進(jìn)一步對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)控，從而提高其性能。具有d0電子結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米材料是研究最多的半導(dǎo)體材料，但最近研究者們發(fā)現(xiàn)，具有d10電子結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體由于具有較高的電子遷移率在光催化領(lǐng)域也表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，因此在本論文中選擇d10電子結(jié)構(gòu)的鎵酸

2、鋅作為研究主體材料，以構(gòu)建與調(diào)控性能優(yōu)良的高效催化劑為研究目的，從兩方面進(jìn)行研究:一是加入檸檬酸鈉作為表面活性劑和絡(luò)合劑對鎵酸鋅進(jìn)行形貌調(diào)控，并對制得的鎵酸鋅納米球進(jìn)行表面酸化處理來去除表面殘留的檸檬酸鈉，利用表面調(diào)控來改善其光解水產(chǎn)氫性能;二是在水熱條件下通過分段升溫法制備中空結(jié)構(gòu)一鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)，通過構(gòu)建新型結(jié)構(gòu)來優(yōu)化其性能。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　在第二章中通過加入檸檬酸鈉制備得到鎵酸鋅納米球，結(jié)合TEM測試結(jié)果可以

3、看出檸檬酸鈉的加入使得無規(guī)則分散的鎵酸鋅納米顆粒有序堆積形成鎵酸鋅納米球，從而驗證了檸檬酸鈉在形貌調(diào)控上的積極作用。但是檸檬酸鈉的存在卻大大抑制了其光解水產(chǎn)氫性能，為了提高其性能，對樣品進(jìn)行表面酸化處理，通過對比發(fā)現(xiàn)用鹽酸處理后的樣品光解水產(chǎn)氫性能最佳，其產(chǎn)氫性能比傳統(tǒng)的煅燒處理后性能提高了三倍多。通過TEM、SEM及XRD測試結(jié)果表明:酸處理后不會影響樣品的形貌和尺寸;通過XPS價帶測試及光吸收測試結(jié)果推算得知，經(jīng)過鹽酸處理之后的鎵酸

4、鋅納米球可以使導(dǎo)帶底位置上移，即提高鎵酸鋅導(dǎo)帶的還原能力;通過光電流及交流阻抗等電化學(xué)測試結(jié)果表明，樣品的光生載流子分離和遷移效率也得到相應(yīng)的提高，基于以上測試表征結(jié)果說明，對樣品進(jìn)行表面酸化處理可以明顯提高其光催化活性。
　　第三章中選擇鎵酸鋅納米球作為硬模板，在水熱條件下，采用分段升溫法使鎵酸鋅納米顆粒均勻負(fù)載在鎵酸鋅納米球上，在高溫高壓條件下發(fā)生奧氏熟化過程，從而得到鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步探索了實驗反應(yīng)溫度、加入硬模板的量對