本文關(guān)鍵詞： 氧化鎵 鎵酸鋅 納微米材料 光催化 光生電荷分離　出處：《陜西科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：構(gòu)造新穎的材料吸引了越來越多學(xué)者的關(guān)注并且有著廣泛的應(yīng)用。在這些材料中,以氧化鎵及其含氧酸鹽的納米粒子,納米棒,納米帶等為結(jié)構(gòu)的材料又受到了額外的注意。原因不僅在于被不斷制備出來納米結(jié)構(gòu)形態(tài)萬千,更是因?yàn)樵诠�、電、磁、熱、傳感等領(lǐng)域,以這些納米結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的納米器件已經(jīng)被市場接受,普及度和應(yīng)用前景都很廣。氧化鎵及鎵酸鋅,作為一種典型的氧化物半導(dǎo)體納米材料,已被廣泛研究,而且還可以作為很好的光催化劑,在污水處理方面發(fā)揮潛在的應(yīng)用價(jià)值。但是目前已有的合成方法生產(chǎn)周期長,產(chǎn)品形貌不規(guī)則,團(tuán)聚比較嚴(yán)重,分散性差,嚴(yán)重影響了其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用性能和阻礙了其在市場的流行。因此,本文主要從制備方法上著手,通過不斷完善和改進(jìn)制備方案,尋求最佳的產(chǎn)物尺寸和形貌,來獲得性能更好的氧化鎵和鎵酸鋅材料。本文的研究重點(diǎn)為氧化鎵和鎵酸鋅,通過了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形貌,控制其制備過程中的各種影響因素,來推測其生長歷程,以期利用更簡便的制備途徑來獲得光催化降解性能更好的材料。本論文的研究內(nèi)容如下:(1)選用前驅(qū)體熱分解法成功得到了表面為孔狀結(jié)構(gòu)的氧化鎵(Ga_2O_3)微晶。運(yùn)用多種測試手段對所得顆粒的物相、形貌和性能進(jìn)行了綜合探討,結(jié)論為:所得Ga_2O_3屬單斜晶系,結(jié)構(gòu)為較為均一的長方塊體,其表面分布著尺寸大約為30 nm的孔洞。所得Ga_2O_3長方體帶隙能值僅為4.13 eV,與理論數(shù)據(jù)相比,縮小了0.77 eV�？赡苁鞘蹽a_2O_3制備過程中的高溫高壓環(huán)境的影響,使得其結(jié)晶度、形貌、氧空位數(shù)不同,雜質(zhì)能級(jí)交疊于價(jià)帶,進(jìn)而導(dǎo)致Ga_2O_3帶隙縮小。除此之外,所得Ga_2O_3還對剛果紅溶液光催化效果較好,可接近90%。原因可能是Ga_2O_3催化產(chǎn)生的高活性物質(zhì)與剛果紅分子進(jìn)行反應(yīng),破壞了其共軛體系和C-N鍵。(2)以硝酸鎵(Ga(NO_3)_3)為鎵源,油酸(C_(18)H_(34)O_2)、無水乙醇(CH_3CH_2OH)和蒸餾水作為混合溶劑,采取溶劑熱法成功的得到納米Ga_2O_3小球。實(shí)驗(yàn)表明,Ga_2O_3小球的最佳制備條件是油酸5 mL,水/乙醇體積比為1:4,反應(yīng)溫度為150℃,反應(yīng)時(shí)間8 h。油酸對Ga_2O_3晶粒在可控生長和形貌等方面具有重要的作用,進(jìn)而,提出了Ga_2O_3小球的可能形成機(jī)理。對Ga_2O_3進(jìn)行光催化和電化學(xué)阻抗測試,測試結(jié)果顯示,其對臧紅T有較好的光催化效果,原因在于Ga_2O_3有較高的電荷分離速率。(3)以Ga_2O_3為基底材料,碳酸鋅(ZnCO_3)為鋅源,通過水熱法成功地制備出形貌規(guī)整的鎵酸鋅(ZnGa_2O_4)棒狀微晶。所得棒狀微晶長徑大致為300 nm。此外,研究了Zn~(2+)/Ga~(3+)的比值,反應(yīng)溫度和p H值對產(chǎn)物形貌的影響。其中,p H值對鎵酸鋅(ZnGa_2O_4)的形成起主要的作用。并發(fā)現(xiàn)光照30 min,就可使剛果紅、甲基橙的降解率分別為90%和83%。(4)在較低溫度下,以氧化鋅(ZnO),氯化鎵(GaCl_3)和氯化鈷(CoCl_2·6H_2O)為原料,成功制備出了ZnGa_2O_4以及Co摻雜鎵酸鋅(Zn_(1-x)Co_x Ga_2O_4)。通過多種手段對產(chǎn)物進(jìn)行表征,結(jié)果表明,Co可以影響材料的形貌,提高材料的性能,因?yàn)镃o摻雜ZnGa_2O_4有利于電子空穴分離,使其有著比單體更加良好的光催化性能。且在制備過程中發(fā)現(xiàn),影響ZnGa_2O_4納米方塊的形成的關(guān)鍵是表面活性劑CTAB,其在體系中起模板的作用,可以形成混合膠束。又因?yàn)椴煌媾cCTAB作用的強(qiáng)弱有差異,導(dǎo)致一些晶面吸附了CTAB,生長被限制,而另一些裸露的晶面能快速生長,這個(gè)過程使納米材料的形貌徹底發(fā)生變化。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1472242