ZnO纳米棒改性CaCO_3的光催化性能

为了赋予CaCO_3功能特性,促进其在涂料等方面的应用,通过低温热解法制得可见光响应ZnO纳米棒,采用水相机械球磨将其与CaCO_3复合,获得ZnO/CaCO_3复合粉体,并对其结构、形貌和光催化性能进行研究。结果表明:通过水相机械球磨能使ZnO纳米棒均匀分散在CaCO_3粉体中,获得的ZnO/CaCO_3复合粉体表现出很好的光催化性能。当复合粉体中ZnO与CaCO_3质量比为1∶17.5时,样品在紫外光下将罗丹明B(Rh B)溶液完全降解需要30 min,在可见光下也仅需40 min。     

Cu掺杂ZnO纳米薄膜的制备与磁性

通过溶胶-凝胶旋涂法,在Si基底上制备Cu-ZnO薄膜,并对其微观结构、表面形貌和磁性进行研究.XRD和SEM结果显示,Cu的掺杂并没有改变ZnO薄膜的六角纤锌矿结构,并且适度的掺杂提高了ZnO纳米薄膜的结晶质量.磁性分析结果显示,掺Cu后的样品均显示出室温铁磁性,在一定掺杂范围内,样品的磁性逐渐增强,当Cu的掺杂量达到质量分数9%时,由于出现了反铁磁性的CuO,导致磁性减弱.综合分析表明,样品室温铁磁性来源于Cu~(2+)-O~(2+)-Cu~(2+)磁交换耦合作用.     

通过表面修饰提高ZnO纳米棒的气敏选择性与灵敏度

对化学水浴法制备的六方纤锌矿ZnO纳米棒,分别采用Ag、NiO以及CuO纳米颗粒进行了表面修饰处理,研究了表面修饰对ZnO纳米棒的气敏选择性、敏感性的作用.结果表明,经过表面修饰的ZnO纳米棒的气敏综合性能有了显著的改善,不仅材料的灵敏度得到了明显提高,而且,CuO修饰的ZnO纳米棒对硫化氢气体有很高的选择性.     

GOCuO纳米复合结构的制备及场发射特性

采用简便的溶剂热法制备垂直取向的氧化铜(CuO)纳米片阵列膜,然后将氧化石墨烯(GO)溶胶旋涂于CuO薄膜表面,形成由CuO纳米片顶端支撑的GO/CuO纳米复合结构.场发射实验结果显示,与纯的CuO纳米片相比,GO/CuO纳米复合结构的开启电场从2.4V·μm~(-1)降至1.7V·μm~(-1),电流密度增大,发射稳定性也明显提高.实验结果表明,样品场发射性能的显著增强应源于CuO纳米片的垂直取向、超薄的刃状边缘以及GO的褶皱和凸起协同形成更多有效的场发射位点.该纳米复合结构制备方法简便,高效经济,在场发射高亮电子源以及其它真空纳米电子器件中具有潜在的应用价值.     

Au/ZnO多孔纳米片及其紫外光照射下的NO_2气敏性能

采用水热法结合后期热处理技术制备了Au/ZnO多孔纳米片,并对其气敏性能进行了详细研究。Au/ZnO样品是由厚度约一二十纳米的多孔纳米片组成;气敏性能测试发现,在紫外光照射下Au/ZnO多孔纳米片结构对NO_2气体具有室温响应,检测限为100ppb。Au/ZnO传感器对100ppb NO_2气体的响应时间是21.5s,恢复时间是7s,灵敏度是1.25。当NO_2气体浓度增加到50ppm时,Au/ZnO传感器的灵敏度增加到138.3,是纯ZnO传感器的2.9倍。分析认为,Au/ZnO优异的室温气敏性能是由于在紫外光照射下材料内部产生光生电子-空穴对以及Au颗粒的催化作用。本论文为高性能、低功耗室温气体传感器的构筑提供了一种简易的方法。     

ZnO/Zn/CNT三维多孔复合结构的制备及对甲基橙的无光催化降解

以碳纳米管(CNTs)、纳米ZnO/Zn复合粉体和造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为原料,通过超声分散、真空抽滤、焙烧的方法制备ZnO/Zn/CNT三维多孔复合结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和拉曼光谱仪对样品的微观结构及成分进行表征.结果显示,样品内部存在大量的连通孔,ZnO/Zn复合粉体均匀分散于CNTs所构筑多孔结构的孔隙中.在多孔复合结构的制备过程中,ZnO晶体结构未发生变化也无杂质生成.多孔复合结构对模拟污染物甲基橙的暗室催化降解结果证明,由于独特的孔结构存在和ZnO与CNTs的协同作用,使得样品在80min时对甲基橙的降解率达99.9%.     

CuO包覆ZnO颗粒的光催化性能

在水热法制备的ZnO颗粒上复合CuO进行对甲基橙的光催化实验,研究了ZnO表面氧空位的存在对CuO包覆的ZnO颗粒光催化性能的影响.结果表明:经过真空热处理后ZnO表面的氧空位显著增加,氧空位的存在为CuO在ZnO表面的附着提供了更多的活性位点,对CuO的形核与生长起着积极的作用.数量更多的CuO更加稳定地附着在ZnO表面,形成了稳定的复合结构,提高了电子空穴对的分离效率,减少了载流子的复合.光催化实验结果表明该复合结构较纯ZnO颗粒展现了更为优越的光催化性能.     

Cu2O/ZnO复合光催化剂的制备及对甲基蓝的降解

以ZnO为载体,用其固定Cu2O,利用浸渍-还原-空气氧化法制备Cu2O/ZnO复合光催化剂.通过控制投料比、干燥温度和干燥时间等因素,得到了具有较好光催化性能的Cu2O/ZnO复合光催化剂.利用这种复合光催化剂对环境中常见的难降解的酸性染料甲基蓝进行降解,考察了光照时间、催化剂投加量、溶液pH值、溶液的初始质量浓度等因素对光催化性能的影响.结果表明,在白炽灯照射下反应60 min后,甲基蓝的去除率为92％.     

ZnO不同微结构/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷热动力学与光电性质研究

采用不同方法分别制备出ZnO纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管4种微结构,以ZnFe2O4为无机染料敏化剂在ITO透明导电玻璃上制备成ZnO不同微结构/ZnFe2O4异质结.XRD检测结果表明,所有复合结构中两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,各异质结构都呈现出优于单一组分的光伏响应特性;而且,4种异质结构光伏性质呈现出:ZnO纳米管/ZnFe2O4ZnO纳米棒/ZnFe2O4ZnO纳米线/ZnFe2O4ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4的特点.在较弱正外电场诱导下,复合薄膜仍然保持稳态下的光伏响应特性;随着外电场逐步提高,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4光伏性质增加非常明显,在+2V电压诱导下,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4已接近ZnO纳米管/ZnFe2O4的光伏响应强度,并明显高于另外两种异质结构的光伏性质.从光阳极微结构、自由电荷扩散长度、空间电荷区厚度、载流子参数、内建电场和能级匹配几个方面,详细讨论了ZnO/ZnFe2O4异质结中光生电荷分离的影响因素以及光生电荷传输机制.     

中空介孔ZnO@SiO2微球的制备及其光催化性能

通过三嵌段共聚物P123和PAA两种超分子在乙醇中形成协同模板体系,以溶胶凝胶法成功制备了中空介孔SiO_2微球.通过溶液吸附和高温煅烧的方法将纳米ZnO负载在SiO_2中空球结构中获得ZnO@SiO_2纳米粉体.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、静态氮气吸附仪和紫外-可见漫反射(DRS)对产物的物相组成、微观形貌、比表面积、带隙宽度等进行表征.结果表明:通过负载的方式,样品的比表面积从208 m~2/g提高到253 m~2/g,孔径分布更加均匀,纳米ZnO高度分散在SiO_2载体中,提高了样品的紫外光催化活性.通过在不同乙酸锌浓度下制备的样品对比表明,在40 mmol/L物质量浓度的乙酸锌溶液中所制得的紫外光催化活性最高,在100 min内可以有效降解亚甲基蓝溶液.