光催化反應(yīng)中涉及的微觀粒子主要是電子和光子,目前對于單一半導(dǎo)體的改性主要是針對于電子而很少涉及到光子的調(diào)控。如果對光催化材料同時進(jìn)行光子和電子的調(diào)控,有望繼續(xù)提高太陽光利用率和量子轉(zhuǎn)化效率。本論文基于光子晶體（PCs）調(diào)控光子傳播的特性,將傳統(tǒng)光催化材料構(gòu)建成光子晶體,并對光子晶體進(jìn)行進(jìn)一步改性,構(gòu)造同時具有光子禁帶和電子禁帶的新型光子晶體光催化劑并深入探討其構(gòu)-效關(guān)系。通過一系列表征技術(shù)手段對材料的形貌、晶相結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)以及光吸收性能等進(jìn)行詳細(xì)的研究,并用電子自旋共振、電化學(xué)以及捕獲劑技術(shù)來探究光子晶體光催化劑的反應(yīng)機(jī)理。本論文的主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)如下:（1）采用液相浸漬法制備出高度有序的ZnO PCs,并利用光還原法對ZnO PCs進(jìn)行改性,得到Ag/ZnO光子晶體復(fù)合材料。光子禁帶位于541nm處的Ag/ZnO PCs對RhB的降解速率是Ag/ZnO納米粒子的2.8倍,這可以歸因于其獨(dú)特的光子晶體結(jié)構(gòu)、慢光子效應(yīng)以及Ag的電子陷阱作用等三方面的協(xié)同效應(yīng)。（2）利用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法（SILAR）對ZnO光子晶體進(jìn)行改性,得到CuS/ZnO光子晶體復(fù)合材料。光子禁帶位于532 n... 

【文章來源】：福州大學(xué)福建省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｔｉ０２光催化基元反應(yīng)步驟及特征時間

光生電子和空穴能在兩者之間轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)載流子的分離并降低載流子的復(fù)合率。??半導(dǎo)體－半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)一般分為交錯排列（Ｉ型）、階梯排列（ＩＩ型）、Ｚ機(jī)制、ｐ－ｎ??結(jié)結(jié)構(gòu)和同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)［５（）］。其中Ｉ型和ＩＩ型結(jié)構(gòu)如圖１－２所示，對于Ｉ型結(jié)構(gòu)來說，??一種半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價帶在另一種半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價帶之間，因此電子和空穴可以??從右側(cè)的半導(dǎo)體傳輸?shù)阶髠?cè)的半導(dǎo)體，反之則不行。而對于ＩＩ型結(jié)構(gòu)來說，電子和??空穴的遷移方向正好相反從而形成了一個閉合回路，這有利于光生載流子的有效分??離，使催化性能提高。??８６３３６１｛１１〇仙（１等［５１］人分別構(gòu)建了?Ｃｕ２０／Ｔｉ０２，?Ｂｉ２０３／Ｔｉ０２?以及?ＺｎＭｎ２０４／Ｔｉ０２?異??質(zhì)結(jié)，并分別在紫外光以及模擬太陽光條件下測試了樣品降解酸性橙ＩＩ的活性，結(jié)??果表明復(fù)合物的光催化降解活性均要高于單一的半導(dǎo)體，而且調(diào)控兩種半導(dǎo)體之間??的比例會改變光催化降解的活性。Ｈｏｎｇ等［３７］研究者制備了?ＢｉＶ０４／Ｗ０３電極異質(zhì)結(jié)

體有電子禁帶，而類似的光子晶體有光子禁帶（ＰＢＧ），而且光子晶體能像半導(dǎo)體??調(diào)控電子運(yùn)動那樣調(diào)控光子運(yùn)動。光子晶體通常根據(jù)它們周期性的維度進(jìn)行分類，??具體可以分為３Ｄ光子晶體、２Ｄ光子晶體以及１Ｄ光子晶體［５９］，如圖１－３所示。由??于光子晶體在光電領(lǐng)域以及光集成領(lǐng)域具備良好的應(yīng)用潛力而受到廣泛關(guān)注，從而??成為該領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)。??３Ｄ?２Ｄ?１Ｄ??圖１－３三維、二維、一維光子晶體結(jié)構(gòu)示意圖。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ．??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Photonic band structure of one-dimensional metal/dielectric structures calculated by the plane-wave expansion method[J]. ZONG YiXin,XIA JianBai.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(07)



本文編號：3309839