基于ZnO納米陣列的光電及光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體材料作為光催化劑可以利用豐富的太陽能解決當前的能源問題和環(huán)境問題。近年來，半導(dǎo)體光催化在科學(xué)和工程領(lǐng)域的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。例如，由于具有被電子填滿的價帶和未填充電子的導(dǎo)帶這種特殊的價帶結(jié)構(gòu)，像TiO2、ZnO、CdS和ZnS等半導(dǎo)體材料不僅可以作為敏化劑應(yīng)用于光氧化還原過程也可以作為染料敏化太陽能電池應(yīng)用于光解水產(chǎn)生氫氣。但這些材料絕大部分可見光范圍內(nèi)的光催化效率較差因此在光氧化還原和光解水產(chǎn)氫等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。ZnO具有

2、優(yōu)良的電導(dǎo)傳輸效率和化學(xué)穩(wěn)定性，同時在室溫下具有較大的禁帶寬度(Eg=3.37 eV)和較高的電子激發(fā)結(jié)合能(60 meV)，從而使其具有獨特的催化、電學(xué)、光電學(xué)、光化學(xué)性質(zhì)。不幸的是，受制于帶隙（3.37 eV）較大以及光生載流子復(fù)合速率快，ZnO只能吸收利用紫外區(qū)域的光子（最多只占太陽光譜的3~5％）而且光電轉(zhuǎn)換效率低。因此，擴大ZnO材料的可見光響應(yīng)范圍、提高光生電子-空穴對的分離和傳輸是使其得到更廣泛應(yīng)用的重要內(nèi)容。本論文主要研

3、究內(nèi)容如下：
　　1.利用簡單的水熱合成法制備出整齊排列的六棱柱形ZnO納米棒陣列，相應(yīng)的表征顯示所合成的ZnO納米棒為直徑約200 nm，長度1-2μm的六棱柱。同時對ZnO納米陣列形成的機理進行了討論，并且對其在未來研究和應(yīng)用方面做了一些展望。
　　2.利用光還原沉積法制備出Au修飾ZnO納米線陣列復(fù)合物。形貌表征顯示此復(fù)合物中ZnO納米線表面沉積Au納米顆粒的同時相鄰的ZnO納米線被Au納米線串聯(lián)起來而形成網(wǎng)絡(luò)狀框架結(jié)