半导体金属氧化物(Cu_2O,ZnO)复合材料的制备及性能研究

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《2024年MOFs衍生CuO-ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究》范文

《MOFs衍生CuO-ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究》篇一MOFs衍生CuO-ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究一、引言光催化技术已成为当今环保科学领域内的热点，它以高效、环保、节能等优势，在废水处理、光解水制氢、CO2还原等方面具有广泛的应用前景。

在众多光催化剂中，金属有机框架（MOFs）衍生材料因其独特的结构特点和良好的光催化性能而备受关注。

本文以CuO/ZnO为研究对象，通过MOFs衍生法制备该催化剂，并对其光催化性能进行研究。

二、MOFs衍生CuO/ZnO催化剂的制备1. 材料与方法本实验采用MOFs衍生法制备CuO/ZnO催化剂。

首先，通过溶剂热法合成Cu-Zn基MOFs前驱体，然后通过高温煅烧处理得到CuO/ZnO催化剂。

在制备过程中，可通过调整煅烧温度、时间等参数，控制催化剂的组成和结构。

2. 制备过程（1）合成MOFs前驱体：将铜盐和锌盐按一定比例溶解在有机溶剂中，加入适当的配体，在溶剂热条件下反应，得到Cu-Zn 基MOFs前驱体。

（2）煅烧处理：将MOFs前驱体置于马弗炉中，在一定的温度下进行煅烧处理，使MOFs分解并生成CuO/ZnO催化剂。

三、催化剂的光催化性能研究1. 光催化实验装置与方法光催化实验在自制的封闭式光反应器中进行。

以紫外光为光源，催化剂悬浮于溶液中，进行光催化反应。

通过测定反应前后溶液中目标产物的浓度变化，评价催化剂的光催化性能。

2. 实验结果与分析（1）催化剂的表征：通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的CuO/ZnO催化剂进行表征，分析其晶体结构、形貌和微观结构。

（2）光催化性能评价：在相同条件下，分别以纯水、不同浓度的催化剂悬浮液为研究对象，进行光催化实验。

通过测定反应前后溶液中目标产物的浓度变化，评价催化剂的光催化性能。

结果表明，CuO/ZnO催化剂具有优异的光催化性能，能够有效地降解有机污染物、光解水制氢等。

四、结论本文采用MOFs衍生法制备了CuO/ZnO催化剂，并通过一系列表征手段对其结构进行了分析。

新型半导体材料的光催化性能研究

新型半导体材料的光催化性能研究在光催化领域，半导体材料一直是研究的热点之一。

近年来，随着纳米技术的快速发展，新型半导体材料的应用逐渐受到关注。

本文将从光催化原理、新型半导体材料的种类以及其光催化性能的研究等方面进行探讨。

一、光催化原理光催化是一种利用半导体材料在光照条件下发生光生电化学反应的过程。

在光照下，半导体表面吸收到足够的能量后，电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。

这些电子和空穴对能够参与各种氧化还原反应，从而实现光催化反应。

二、新型半导体材料的种类随着技术的进步，越来越多的新型半导体材料被应用于光催化反应中。

其中常见的新型半导体材料有：1. 二氧化钛（TiO2）：作为最常用的光催化材料之一，二氧化钛具有优良的光催化性能。

其在UV光照下能够有效地进行光催化反应。

2. 二氧化硅（SiO2）：相较于二氧化钛，二氧化硅具有更宽的光吸收范围，在可见光范围内也能够实现光催化反应。

3. 金属氧化物：包括氧化锌（ZnO）、氧化铁（Fe2O3）等，这些金属氧化物材料在可见光范围内具有很强的光吸收能力，因此在光催化反应中表现出色。

4. 纳米材料：如纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等，由于其较大的比表面积和量子尺寸效应，使得纳米材料具有更高的光催化性能。

三、为了详细了解不同新型半导体材料的光催化性能，研究者们采用了多种方法进行实验研究。

首先，常见的光催化性能测试方法包括光电流测试和降解率测试。

光电流测试是通过测量在光照条件下半导体材料产生的电流来评估其光催化活性。

而降解率测试则是通过检测光照条件下某种污染物的降解情况来评估新型半导体材料的催化效果。

其次，为了提高新型半导体材料的光催化性能，研究者们还进行了多种改性探索。

例如，通过结构调控、掺杂或修饰等手段改变半导体材料的晶体结构、能带结构和表面性质，从而提高其光催化活性。

最后，为了理解新型半导体材料的光催化机制，研究者们进行了一系列的表征分析。

例如，透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）可以观察材料的形貌和粒度分布，X射线衍射（XRD）可以分析材料的晶体结构，X射线光电子能谱（XPS）可以研究材料的表面化学组成等。

纳米ZnO材料的合成及其光催化应用

纳米ZnO材料的合成及其光催化应用郎集会;吴思;王勇;王瑛琦;刘畅;李秀艳;杨景海【摘要】纳米氧化锌(ZnO)作为一种半导体金属氧化物功能材料,它的诸多特性如荧光性、光催化活性、紫外激光发射、紫外线吸收、光电及压电性等被人们陆续发现并广泛应用于荧光体、高效催化剂、紫外线遮蔽材料、气体传感器、图像记录材料及压电材料等多个领域.ZnO由于其绿色、环保和高效等优点,近年来在环境污染控制方面受到人们的广泛关注.通过合成技术和条件控制纳米ZnO材料的粒径、表面态和形貌等参数可以提高光催化材料的光催化活性和量子产率.本文综述了本课题组对纳米ZnO材料的合成技术及其在光催化领域的应用研究,主要探讨了影响纳米ZnO材料光催化性能的相关参数.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】7页(P30-36)【关键词】纳米氧化锌;合成方法;光催化活性;应用【作者】郎集会;吴思;王勇;王瑛琦;刘畅;李秀艳;杨景海【作者单位】吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】O614.2;O643.30 引言近年来，半导体金属氧化物由于其绿色、环保、高效等优点，在环境污染控制方面得到了广泛关注，可以说是目前重要的光催化剂之一[1-3].随着纳米科技的高速发展，人们对材料的性质有了更深入的认识，为纳米光催化技术的应用提供了极好的机遇.控制纳米材料的粒径、表面态、形貌等技术手段日趋成熟，通过材料设计，提高光催化材料的光催化活性和量子产率成为可能[4-5].而纳米半导体金属氧化物，如TiO2、ZnO纳米材料，促进了光催化学科与纳米半导体材料学科的交叉融合，使纳米半导体金属氧化物这类光催化材料的制备及其光催化性能研究成为近年来科学领域关注的热点[6-11].氧化锌(ZnO)是一种宽带隙半导体金属氧化物功能材料，具有直接带隙、高电子迁移率等诸多优点.最近研究结果表明，与TiO2相比，ZnO在处理废水中某些难降解的有机污染物时具有更好的光催化效果[12-17].Juan Xie等[18]采用水热法合成了ZnO花状和片状结构，并对不同形貌的ZnO材料进行光催化降解甲基橙研究.研究表明，在紫外灯的照射下，由于两种材料带隙的不同导致片状ZnO比花状ZnO具有更优异的光催化活性.Jagriti Gupta等[19]通过软化学法改变OH-离子浓度合成了不同形貌的ZnO纳米材料，在OH-离子浓度较低时合成了直径为8 nm球状纳米颗粒，在OH-离子浓度较高时合成了长度为30～40 nm的ZnO纳米棒.研究结果表明，材料的缺陷对其光催化活性有很大的影响.在紫外灯照射下降解甲基蓝的催化结果表明，由于球状ZnO纳米颗粒具有较多的氧空位，因此其光催化活性最佳.Manoj Pudukudy等[20]采用简单的共沉淀法合成了准球形和胶囊形ZnO纳米材料，研究了反应温度对材料光催化活性的影响.研究结果表明，在低温下准球形ZnO纳米材料形成，而高温下胶囊形ZnO纳米材料形成.在紫外灯下对染料甲基蓝的催化降解表明，退火温度的提高有利于提高材料的光催化降解率.尽管这些ZnO纳米材料具有较高的光催化活性，但是其禁带宽度的限制极大制约了ZnO对太阳光辐射的利用率和实际生活中的广泛应用.此外，ZnO光催化剂中的光生电子-空穴复合率高，导致光量子利用率低，易发生光化学腐蚀等问题，从而降低其光催化效率.因此，有必要采用各种手段提高该类催化剂的光催化活性和化学稳定性.纳米ZnO材料作为一种重要的半导体金属氧化物功能材料具有广泛的应用前景，特别是在环境有机污水处理方面引起人们极大的关注.因此，人们研发了不同的纳米ZnO材料的合成方法，主要方法见图1所示.图1 纳米ZnO材料的合成方法Fig.1 The synthesis method of ZnO nanomaterials基于此，本课题组做了一些相关研究工作，采用了不同的合成方法来制备纳米ZnO材料，如：化学溶液沉积法、水热法、两步化学合成法、化学刻蚀法、模板法等，并对影响材料光催化活性的相关参数进行了研究和分析.1 纳米ZnO材料的水热法合成及其光催化性能研究水热法是利用水热反应得到纳米ZnO材料的一种方法.水热反应是在高温高压条件下进行的一种化学反应[21].依据反应类型的不同，水热反应可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等.相比较其他制备方法而言，该方法具有很多优点，如：晶粒发育完整、分散性好、纯度高、晶形好且生产成本较低.图2 六方纳米盘状ZnO(A)、“汉堡包”状ZnO(B)的FE-SEM图及其光催化降解曲线(C) [22]Fig.2 FE-SEM image of (A) ZnO hexagonal platforms and (B) hamburger-like ZnO nanostructures，and (C) their curves of degradation efficiency versus reaction time[22]课题组Yang等[22]采用水热法成功合成出六角纳米盘状和“汉堡包”状的ZnO催化剂，并将合成的催化剂对RhB染料进行紫外灯下光催化降解(图2).研究表明：与“汉堡包”状的ZnO催化剂相比，六角纳米盘状的ZnO催化剂具有更好的光催化活性，认为与裸露的极性面和表面缺陷氧空位有关.在此研究基础上，同样采用水热法通过改变不同表面活性剂合成了不同形貌的纳米ZnO材料，如纳米盘、纳米颗粒，同样在紫外灯照射下对催化剂的光催化活性进行了研究(图3)[23].研究表明：催化剂的尺寸和表面氧空位的数量对催化剂的光催化活性有很大的影响，其中尺寸较小的催化剂拥有较大的BET表面积和较多的表面氧空位，因此具有较强的光催化活性.由此可知，影响纳米ZnO材料的光催化活性的因素有：裸露的极性面、表面缺陷氧空位、形貌、尺寸大小.此外，Wang等[24]同样采用该方法合成了具有磁性可分离与重复利用的Fe3O4@ZnO纳米核壳结构.研究结果表明：与纯ZnO纳米粒子相比，由于Fe3O4@ZnO 核壳纳米粒子的表面氧空位浓度更高且核壳结构中的Fe3+离子有利于提高材料的光催化性能，因此合成的Fe3O4@ZnO纳米核壳结构具有更为优异的光催化性能且循环性较好.另外，由于核壳结构中的Fe3O4使该核壳结构具有较好的稳定性和可重用性.图3 不同形貌纳米ZnO材料的SEM图(A—E)及其光催化降解曲线(F—H) [23]Fig.3 (A—E) SEM images and (F—G) photocatalytic degradation curves of all the ZnO nanomaterials[23]2 纳米ZnO材料的CBD法合成及其光催化性能研究化学溶液沉积法(CBD)是湿化学方法的一种，主要指在常温常压条件下，通过较为温和的化学反应来合成材料的方法.这种方法具有操作简单、溶液控制、成本低廉、环保、反应条件温和、耗能低及实验条件简单等优点.课题组先后采用了该方法合成了不同形貌的纳米ZnO材料，如纳米棒、纳米花、纳米带等.其中，Li等[25-26]采用CBD法在衬底上合成了不同尺寸的纳米ZnO棒状结构，并研究了材料的光催化性能.如图4所示，研究表明，尺寸对材料的光催化性能有很大的影响.另外，其他参数如取向度、形貌等对材料的光催化活性也有一定的影响.但在其他参数一定条件下，材料的尺寸越小，其光催化活性越高.其中，当纳米棒的尺寸为70 nm时，在紫外灯照射下其降解甲基橙180 min，其降解率可达98.6%.课题组Yang等[27]同样采用该方法在硅片上合成了ZnO薄膜，并研究了不同溶剂对材料光催化性能的影响规律(图5—图6).研究表明，采用水、乙醇和丙醇三种溶剂所制备样品的形貌、尺寸和缺陷都有所不同.采用水、乙醇和丙醇三种溶剂在硅衬底上形成材料的形貌分别为纳米棒、微米椭圆和微米盘，其中以水为溶剂所制备的ZnO薄膜的光催化性能最佳，在紫外灯照射下对罗丹明B(RhB)进行光催化降解，5 h后降解率可达95.4%.图4 不同尺寸的纳米ZnO纳米棒的SEM图及其光催化降解图 [25]Fig.4 SEM image of ZnO nanorods with different sizes and their diagrams of degradation efficiency[25]图5 分别采用水溶剂、乙醇溶剂和丙醇溶剂在硅衬底上生长纳米ZnO材料的SEM(A1—C1)和TEM(A—F)图[27]Fig.5 (A1—C1)SEM and (A—F)TEM images of ZnO nanomaterials with different solvents[27]图6 分别采用水溶剂、乙醇溶剂和丙醇溶剂在硅衬底上生长纳米ZnO材料的光催化降解曲线[27]Fig.6 The curves of degradation efficiency versus reaction time of ZnO nanomaterials[27]3 纳米ZnO材料的化学沉淀法合成及其光催化性能研究化学沉淀法是将不同化学成分的物质溶液按比例混合，并在其中加入适当的沉淀剂制备出沉淀物前躯体，然后再将生成的沉淀物前躯体在一定条件下进行干燥或锻烧处理，最终得到粉体颗粒，其包括直接沉淀法和均匀沉淀法[21].该方法具有制备成本较低、纯度较高、产量较大等优点.课题组[28]采用化学沉淀法合成了稀土Ce掺杂的ZnO纳米颗粒，并在紫外灯照射下用于降解染料甲基橙(图7).图7 不同稀土Ce掺杂浓度(0%、0.5%、1%、1.5%、2%)ZnO纳米颗粒的TEM(A—E)、PL(F)和光催化降解图(G—H) [28]Fig.7 (A—E)TEM，(F)PL and (G—H)photocatalytic degradation drawing of ZnO nanoparticles with different Ce doping concentrations[28]如图7所示，研究结果表明，稀土Ce离子的掺杂有利于提高ZnO纳米颗粒的光催化活性.稀土Ce离子有俘获电子的能力，可以减少光生电子-空穴复合的几率，从而提高材料的光催化活性.另外，随着Ce掺杂浓度的增加，ZnO主体材料中的缺陷浓度随之增加，这也有利于光催化性能得提高.同时，Ce的掺杂也略改变了ZnO的带隙.课题组Wang等[29]采用该方法合成了Fe3O4@SiO@ZnO，并对进行了负载Ag.研究结果表明，在紫外灯照射下降解RhB染料时Fe3O4@SiO@ZnO-Ag比Fe3O4@SiO@ZnO具有更佳优异的光催化活性，且该新型核壳结构具有很好的化学稳定性、可重复和可回收性.可见，对材料的适当修饰和改性(离子掺杂、负载等)可以提高材料的光催化性能，拓宽材料的光催化应用.4 结论本文简述了课题组合成纳米ZnO材料的一些实验方法，并对其光催化性能进行了总结和分析.实验得出了影响纳米ZnO材料光催化性能的相关参数，如纳米材料的尺寸、材料的缺陷、形貌、取向性等，同时也采取了掺杂和负载等技术手段来提高材料的光催化应用.参考文献【相关文献】[1]XIE Y P，LIU G，YIN L C，et al.Crystal 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Ag@Cu_(2)O核壳纳米晶体结构光催化性能的研究

Ag@Cu 2O 核壳纳米晶体结构光催化性能的研究卜军燕刘欣覃超李艳(西南大学物理科学与技术学院，重庆400715)随着当今社会的快速发展，环境污染和能源消耗已成为人类面临的主要难题，特别是有机染料造成的水污染，已经限制了工业的可持续发展，危及人类的健康和生命[1]。

众所周知，光催化是解决当前环境问题的一种有效方法，与其它常规方法相比，在有机染料引起的环境问题中尤其有用[2-3]。

让我们值得庆幸的是，人们发现了一种高效的光催化剂可以解决当前紧迫的环境问题,半导体光催化剂具有优异的催化活性，在光辐射下可以产生光电子和自由基[4-8]。

近年来，Cu 2O-CdS 、Cu 2O-ZnO 、Cu 2O-ZnS 、BiVO 4/Ag/Cu 2O 、Cu 2O/TiO 2[9-13]等一系列光催化剂已被报道用于环境修复。

然而，这些光催化剂的光反应速率低和光利用率低，限制了它们的商业潜力和实际应用[12-14]。

为了提高光生电子和空穴的分离效率及光催化活性，人们做了很多努力。

其中通过合成Cu 2O 纳米粒子(NPs)或纳米线(NWs)来增加材料的比表面积这种方法尤为突出，但是人们发现带隙较窄的纯Cu 2O 由于光生电子-空穴对的快速复合，稳定性较差，量子效率较低，为了解决这一难题，通过大量研究发现金属-Cu 2O 核-壳纳米结构的催化性能比较好，因此金属-Cu 2O 核-壳纳米结构的制备受到了越来越多的关注,银具有高导电性、低成本、可调谐的局部表面等离子体共振(LSPR)频率以及与Cu 2O 的晶格失配小于4%等优点，因此被认为是一种提高Cu 2O 光催化性能的高效敏化剂[2]。

通过多种方法制备的Ag@Cu 2O 纳米复合材料，与纯相的Cu 2O 材料相比[15],Ag/Cu 2O 复合材料在降解废水中有机污染物方面表现出良好的光催化性能，已得到广泛的研究。

本文通过简单的一步法制备的催化剂Ag@Cu 2O ，对可持续能源、公共卫生和水安全具有重要意义。

金属氧化物光电材料的制备及性能研究

金属氧化物光电材料的制备及性能研究近年来，随着光电子产业的兴起，金属氧化物光电材料的制备及性能研究备受瞩目。

金属氧化物具有良好的光电性质，可以用于光电子器件、太阳能电池、光催化等方面。

本文将对金属氧化物光电材料的制备及性能研究进行探讨。

一、制备方法金属氧化物光电材料的制备方法多种多样，主要包括溶胶凝胶法、热分解法、物理气相沉积法等。

其中，溶胶凝胶法是一种常用的方法。

该方法利用水溶性有机化合物作为前体材料，在水溶液中形成胶体，经过热处理脱除水分和有机物质，形成金属氧化物。

该方法简单易行，可控性好，可以得到高纯度的材料。

热分解法是另一种重要的方法，该方法主要利用有机金属化合物作为前体材料，通过高温热解，得到金属氧化物。

该方法具有高效、快速、可控性好等优点，但是需要考虑产物的纯度和晶相等问题。

物理气相沉积法是一种利用高能量电子束、电弧或热蒸发等物理方法，使金属氧化物在基底表面形成薄膜的方法。

该方法具有光谱分析、薄膜结构分析等优点。

二、性能研究金属氧化物光电材料的性能研究重点在于光催化性能和光电转换性能。

光催化是指利用人工制造的光源（如紫外灯）或太阳光，照射在一些半导体表面，使表面形成活性位点，进而使有机废水、废气和有毒有害废物裂解成无害的物质。

光电转换是指将光能转换成电能或电信号的过程。

下面将分别介绍这两种性能的研究进展。

1. 光催化性能金属氧化物光催化剂的性能研究中，TiO2是最为出色的材料之一。

TiO2作为一种典型的金属氧化物，具有良好的光催化活性和光稳定性。

目前，学者们常用的光催化活性评价指标是亚甲基蓝脱色率，其原理是利用亚甲基蓝物质吸附在催化剂表面，经过光照后，亚甲基蓝分子的双键被质子化，从而达到脱色的目的。

研究结果表明，多种因素都可以影响TiO2的光催化性能，比如晶型、表面催化剂的大小和形状、孔径等等。

除了TiO2外，ZnO、SnO2、WO3、Bi2O3等金属氧化物也被广泛关注。

例如，ZnO是一种多孔材料，可作为催化剂用于光催化反应中。

ZnO_基Z_型异质结结构光催化性能研究进展

表面技术第52卷第11期ZnO基Z型异质结结构光催化性能研究进展吴敏科，任璐*，任瑞祥，李家豪，赵超凡，余洋（苏州科技大学土木工程学院，江苏苏州 215011）摘要：氧化锌（ZnO）作为一种常见的光催化剂，存在光能利用率低、效率低、易失活等缺陷，限制了其广泛应用。

通过与带隙结构匹配的半导体材料构筑异质结结构，是解决上述问题的有效途径。

其中，Z型异质结结构是一种新型异质结，由于其电子转移过程构成了英文字母Z的形状，因而称之为Z型异质结。

在光生载流子迁移上，Z型异质结具有独特的结构特点。

不仅能够增加光生电子与空穴的分离效率，还能保持较高的氧化还原能力。

系统地从Z型异质结、二元Z型异质结结构、三元Z型异质结结构3个方面综述了近期ZnO基Z型异质结结构在光催化方面的研究进展。

对ZnO与半导体氧化物、半导体硫化物及其他半导体材料构成二元Z型异质结的机理及其催化性能的提高进行了概括总结。

梳理了三元异质结的光催化机理及三元Z型异质结在光催化性能上的优势。

最后对Z型异质结的研究进行总结，为纳米ZnO光催化氧化技术的应用发展提供参考。

关键词：氧化锌；Z型异质结；光催化；半导体；有机污染物中图分类号：O649.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)11-0200-16DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.11.015Research Progresses on Photocatalytic Properties of Z-schemeHeterojunction Structures Based on ZnOWU Min-ke, REN Lu*, REN Rui-xiang, LI Jia-hao, ZHAO Chao-fan, YU Yang(School of Civil Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Jiangsu Suzhou, 215011, China)ABSTRACT: As a common photocatalyst, Zinc oxide (ZnO) has some defects, such as poor utilization of light energy, low efficiency and easy deactivation, which limit its wide applications. It is one of the hotspots to solve the above problems to construct ZnO-based heterojunction structures by selecting semiconductor materials that can match the ZnO-band gap structure.Recently, forming Z-scheme heterojunction of ZnO is a new approach to improve its photocatalytic performance because its electron transfer process forms the shape of the English letter "Z". This paper systematically introduced the research progress of nano ZnO photocatalytic efficiency improvement from three aspects: Z-scheme heterojunction structure, binary Z-scheme heterojunction structure, and ternary Z-scheme heterojunction structure. Firstly, heterojunction structures and Z-scheme heterojunction structure were explained in details. Heterojunction structures referred to the contact interfaces between two semiconductor materials with different band structures. Among them, Type-Ⅱtype heterojunction structures were arranged in a收稿日期：2022-08-15；修订日期：2023-03-01Received：2022-08-15；Revised：2023-03-01基金项目：国家自然科学基金（51902219）；江苏省自然科学基金（BK20190949）；苏州科技大学大学生创新训练项目（202110332040Y）Fund：National Natural Science Foundation of China (51902219); Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20190949); Innovative Training Program for College Students of Suzhou University of Science and Technology (202110332040Y)引文格式：吴敏科, 任璐, 任瑞祥, 等. ZnO基Z型异质结结构光催化性能研究进展[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 200-215.WU Min-ke, REN Lu, REN Rui-xiang, et al. Research Progresses on Photocatalytic Properties of Z-scheme Heterojunction Structures Based on ZnO[J]. Surface Technology, 2023, 52(11): 200-215.*通信作者（Corresponding author）第52卷第11期吴敏科，等：ZnO基Z型异质结结构光催化性能研究进展·201·staggered manner of the two bands, which was the most studied traditional heterojunction structure. Different from Type-Ⅱtraditional heterojunction, the specific carrier migration process of Z-scheme heterojunction structure was as follows: the electrons in the conduction band of the semiconductor Ⅱrecombined with the holes in the valence band of the semiconductor Ⅰ. Meanwhile, the residual electrons mainly existed in the conduction band of semiconductorⅠ, and the holes mainly existed in the valence band of semiconductor Ⅱ. Thus, Z-scheme heterojunction structure had a higher separation efficiency of photogenerated carriers and maintained a high redox capacity. Secondly, ZnO-based binary Z-scheme heterojunction structures were discussed and the mechanisms of the improved of catalytic performance were summarized. Those binary Z-scheme heterojunctions were formed by ZnO with semiconductor oxides (e.g. WO3/ZnO, TiO2/ZnO, CeO2/ZnO, Cu2O/ZnO), semiconductor sulfides (e.g.ZnS/ZnO, CdS/ZnO), and other semiconductor materials (e.g.g-C3N4/ZnO, Ag3PO4/ZnO). The photogenerated electrons retained in the conduction band of ZnO or matched semiconductor maintain high reduction capacity, and the photogenerated holes retained in the valence band of matched semiconductor or ZnO maintain high oxidation capacity.Eventually, the composite catalyst showed better photocatalytic activity. The binary Z-scheme heterojunction constructed with the visible-light semiconductor catalyst could also promote the light response range of ZnO-based photocatalyst from ultraviolet light to visible light, which improved the utilization of light energy, and solved the limitation of ZnO excited only by ultraviolet light. Thirdly, the photocatalytic mechanism of ternary heterojunction and the advantages of ternary Z-scheme heterojunction in photocatalytic performance were reviewed.The ZnO-based ternary Z-scheme heterojunction structure was more complex than the binary heterojunction in terms of composition and charge migration. The most common type of ternary Z-scheme heterojunction was the inclusion of noble metal as an intermediate electron medium between two semiconductor materials (e.g. ZnO-Ag-BiVO4, ZnO-Au-ZnAl2O4).The ternary Z-scheme heterojunction structure of noble metal-ZnO system also could be built through the ZnO-based binary Z-scheme heterojunctions further modified by noble metals (e.g.Au-g-C3N4-ZnO). Other constructions of ternary Z-type heterojunctions were composed of three kinds of semiconductor materials, resulting in a double Z-scheme charge transport (e.g.ZnO/ZnWO4/g-C3N4, Bi2MoO6/ZnSnO3/ZnO). Finally, the research prospect of Z-scheme heterojunctions was summarized.Compared with pure ZnO photocatalyst, ZnO-based Z-scheme heterojunction structure had more potential in the catalysts design, and had more advantages in degradation of organic pollutants, hydrogen production and other photocatalysis. That provides a reference for the design, preparation and performance improvement of other semiconductor materials.KEY WORDS: ZnO; Z-scheme heterojunction; photocatalysis; semiconductor; organic pollutants半导体氧化物具有优异的光催化性能，在环境治理、能源和资源等方面具有很大的应用潜力。

贵金属复合的制备及SERS性能研究

基于ZnO纳米片的贵金属复合的制备及SERS性能研究表面增强拉曼散射（SERS），对目标分析物具有很强的信号放大和“指纹”识别功能，它在超微量化学和生化分析上提供了很好的机会[1, 2]。

这种增强主要是由电磁场增强引起的，主要由等离子体引起的非常大的电场出现在所谓的位于贵金属纳米空间的“热点”区域[3]。

到目前为止，纳米结构组装体系已在相邻纳米结构的纳米尺度间隙之间[4]创建成“热点”区域。

从“热点”角度看，单个“热点”通常形成于关联纳米粒的组装系统中，如纳米颗粒之间[5]，纳米颗粒与纳米线之间[6, 7]，纳米颗粒与纳米片之间[8]和纳米颗粒–膜组装系统[9]。

而“热线”可以形成纳米线相关的组装系统，如平行的纳米线之间[10, 11]，纳米线–膜组装系统[12]。

通过类比，平行的纳米片–纳米片组装的系统可以在相邻的纳米片间隙之间提供“热平面”区域，而不是“热点”或“热线”区域。

一般来说，相比“热点”和“热线”区域，分析物分子更容易定位在“热平面”区域。

因此，基于SERS的痕量检测，我们知道，由平行的纳米片组装的系统应该有很好的应用前景。

到目前为止，只有少数的纳米片组装的系统已用作SERS 活性基底。

多年来，SERS基底主要限制用于贵金属（金，银，铜）结构。

最近，它已被发现应用于各种半导体材料，如ZnO[13]ZnS[14]TiO2[15]Cu2O[16]和CuO[17]。

可能产生微弱的SERS 活性，其增强因子的范围从101-103。

因此，半导体（硅，氧化锌，二氧化钛）和贵金属（金、银）构成的复合材料或异质结构吸引了人们的注意，这种复合材料之所以具有较高的SERS 效应，可能是来自于电磁场增强（由局部表面激发贵金属等离子体共振）和半导体支撑化学增强（由电荷引起的贵金属和相邻半导体之间的转移）的作用[18]。

氧化锌，一个具有3.37 eV的直接带隙的多功能半导体材料，由于其光谱的化学增强的性能受到了特别的关注[19]，几种方法用于制备这一新型的ZnO /贵金属混合SERS基底。

金属Pd掺杂ZnO纳米材料的制备及其气敏性能研究

金属Pd掺杂ZnO纳米材料的制备及其气敏性能研究岳丽娟;刘春彦;酒倍倍;常立玉;巩飞龙;张永辉【摘要】ZnO nanomaterials with various morphologies are synthesized by hydrothermal method using ZnCl2 ,urea and PVP as raw materials,different proportions of ethanol and water as the reaction solvent. The structures and morphologies of ZnO are characterized by X-ray diffraction ( XRD ) , field emission scanning electron microscope ( FESEM) and transmission electron microscope ( TEM) . The result shows that three ZnO nanocrystals are synthesized with different morphologies. The gas sensing property toward different organic molecules are systematic studied. The gas sensing results indicate that three kinds of the structures have different gas sensing properties. ZnO with hedgehog -like structure shows the best gas sensing property under the same situation compared with the others. The surfaces of ZnO nanoparticles are modified with Pd nanoparticles based on a self-assembly approach. The sensing performances of the ace-tone sensors can be further improved dramatically after doping Pd nanoparticles. The results indicate that Pd doped ZnO could be ideal acetone sensing materials.%以氯化锌、尿素、聚乙烯吡咯烷酮为原料,不同配比的乙醇和水为反应溶剂,用水热法制备出尺寸、形貌不同的ZnO纳米材料。

cuo-zno复合材料的制备及其光电化学性能的研究

文章编号：2095－6835（2020）06－0027－03CuO-ZnO复合材料的制备及其光电化学性能的研究李叶澄（中冶华天工程技术有限公司，安徽马鞍山243005）摘要：通过光化学沉积合成异质结构的CuO-ZnO复合材料，在两种半导体的接触面形成p-n结，促进了电子在两者间的传递。

观察荧光谱图发现，因电子空穴淬灭引发的荧光峰消失了。

由于异质节的形成电荷分离的效率大大提高，从而使光催化的效率也得到了提高。

关键词：ZnO；CuO；光催化；二次污染中图分类号：O644.1文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.06.0091简介20世纪以来，科技的飞速发展给人类带来了极大的便捷与享受，但同时，自然环境也因过度开发和不合理的产业结构遭到了严重的破坏和污染，特别是人类赖以生存的水资源已受到严重的威胁。

传统的水污染治理方法存在着技术落后、效率低下、重复利用率低下、成本高、易产生二次污染的缺点。

在这个大背景下，光催化技术因其效率高、成本低、性能稳定的特点逐步发展了起来。

氧化锌（ZnO）是一种具有3.2～3.4eV的宽带隙的n 型半导体，由于其优异的电学性质、光电性质、压电和催化性能而成为最有前途的材料之一[1]。

此外，将其他材料与ZnO结合也引起了人们的广泛关注，因为它可以通过结合ZnO和其他功能材料的物理特性而提升多种性能。

与ZnO结合的材料包括金属、金属氧化物和金属硫化物等，特别是与ZnO形成异质结构的材料尤其受到人们的关注[2]。

ZnO天生存在较多氧缺陷，而CuO 材料是具有约1.2eV的窄带隙的p型半导体，具有富氧的特性。

因此，CuO和ZnO的电荷载流子差异激发了这两种材料结合的可能性。

实际上很多不同的CuO-ZnO异质结构已经被发现，比如CuO-ZnO薄膜、纳米线等。

这些材料在传感、光催化降解污染物等方面有着很大的应用潜力[3]。

实验证明，CuO和ZnO可以形成直接稳定的p-n异质结，可以产生光生电子空穴对[4]。

过渡金属-氧化锌复合材料光催化性能研究新进展

过渡金属-氧化锌复合材料光催化性能研究新进展孙德武;曹爽;丁田田;付祥雪;翟宏菊【摘要】目前环境污染是人们亟待解决的问题之一,水体中的染料导致水污染,并造成水体缺氧,影响水生生物和微生物生长、同时染料毒性较大存在重金属积累.若能通过光催化降解染料废水并同时获取氢气,将实现资源的绿色发展及持续利用.目前光催化剂主要有TiO2,ZnO,MoS2,WO3等金属氧化物半导体,虽然这些半导体材料成本低廉,稳定性好,但是对可见光的利用率低,若将过渡金属与ZnO等材料复合,将会提高对光的利用率.阐述了最近几年间过渡金属-半导体复合材料的制备方法及其光催化性能研究进展.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】3页(P110-112)【关键词】过渡金属;ZnO;复合材料;光催化【作者】孙德武;曹爽;丁田田;付祥雪;翟宏菊【作者单位】吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】TN304;O614.122随着社会的进步和科技的发展，人们目前面临着能源短缺和环境污染两大紧迫又棘手的问题，为改善现实状况，研制清洁、可再生新能源的任务非常艰巨.利用光催化降解可以缓解这一棘手问题，它是利用辐射、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物的过程.ZnO是一种重要的、宽禁带的六方纤锌矿结构的半导体材料，它在室温下Eg=3.37 eV，并且电子迁移率较高，在室温下可以表现出优异的光敏性，同时ZnO来源丰富，价格低廉，又是具有很好的导电性、导热性和化学稳定性的环境友好型材料[1-2]，研究人士利用过渡金属与金属半导体掺杂形成的复合材料做催化剂，过渡金属掺杂ZnO可实现带隙调控、扩大光谱响应范围[3-4]，促进电子-空穴的分离效率，增强对可见光的俘获，提高催化剂对光的利用率[5-9]，本文综述了过渡金属掺杂的ZnO复合结构的制备及其光催化降解染料性能.ZnO是一种晶体结构，其常用的制备方法有：化学固相法，化学沉积法，微乳液法，溶液—凝胶法，水热法等[10].在制备ZnO材料的过程中有许多关键性的问题，如控制样品形状和大小及样品表面的改性和结构等，材料结构决定了他们的性质不同，进而有不同的用途.2.1 Ag-ZnO复合材料的制备及其光催化性能贾志刚等人利用沉淀法制备出Ag-ZnO复合催化材料，利用发射扫描电镜，透射电子显微镜和分光光度计对样品进行表征[11].结果表明：Ag-ZnO光催化活性与焙烧温度、升温速率和焙烧时间等因素有关，降低升温速度及延长焙烧时间均有利于提高Ag-ZnO的光催化活性.伍明通过BCAH方法合成了Ag2O-ZnO半导体复合材料，发现Ag2O-ZnO有较好的光催化活性[12].对制得的复合材料进行光催化降解罗丹明(RhB)实验表明：Ag2O-ZnO复合材料催化罗丹明(RhB)比单一的ZnO 或Ag2O催化罗丹明(RhB)催化效果更好，比普通Ag2O催化剂可见光的光催化效率提升了1倍.2.2 Fe-ZnO复合材料的制备及其光催化性能2011年，Dong等人利用溶液-凝胶法-沉淀法得到晶体[13]，通过紫外-可见漫反射光谱仪对样品进行了表征，结果显示，在波长400～600 nm的可见光区，Fe-ZnO的吸光强度最强，其光催化活性可能最好.2013年Ba-Abbad等人利用溶液-凝胶法，煅烧得到Fe-ZnO复合材料[14]，并用于降解罗丹明，结果显示，在不加入任何催化剂的情况下，有极少数RhB发生自降解，相同情况下，只添加ZnO做催化剂，RhB的降解率可以达到92.6%，而加入Fe3O4-ZnO复合材料做催化剂，RhB的降解率高达99.3%.由此可知，Fe3O4的掺杂可以大大提高ZnO的光催化效率.2.3 Cu-ZnO复合材料的制备及其光催化性能2012年Amornpitoksuk等利用溶液-凝胶法，以乙酸锌，乙酸铜为溶质，异丙醇为溶剂，再加入乙醇胺作为稳定剂，制得乙酸锌铜溶胶，在通过浸渍-提取法将乙酸锌铜溶胶均匀地涂抹在玻璃基层上，经熟化，干燥，煅烧得到Cu-ZnO晶体[15].对染料刃天青的降解实验表明，当Cu/ZnO的值为0.05时，催化降解效果最好，当紫外光照射25 min后，刃天青染料的降解率可达90%，主要因为掺入的Cu使ZnO表面产生更多的缺陷，这些缺陷有利于降低光生电子-空穴对的复合几率，进一步提高ZnO的光催化活性.2.4 Mn-ZnO复合材料的制备及其及光催化性能Kang等采用溶剂热法煅烧后制备了Mn-ZnO纳米棒复合材料[16]，研究表明，当在ZnO中掺入Mn2+，ZnO的禁带中引入杂质能级，这种杂质能级可以使其在400～800 nm 可见光区的吸收强度增强，同时在光催化过程中存在Mn2+-Mn3+之间的转换，这种转换延长了光生载流子的存活时间，并随着掺杂Mn2+浓度的增加，ZnO的光催化活性发生明显提高.2.5 Ni-ZnO复合材料的制备及其及光催化性能2013年，Cai等人通过低温水浴法，得到了Ni-ZnO半导体复合材料[17]，掺杂Ni的ZnO样品的带隙明显变窄，在紫外光区的光吸收强度增强，在波长为550～800 nm可见光区有弱吸收，在紫外光照射下，降解罗丹明B的效果比纯ZnO的光催化效率要好，当掺杂Ni的物质的量浓度为10%时效果最佳，光照210 min 后，对罗丹明B的降解率可达到92.2%.2.6 Cu-Al共掺杂ZnO复合材料的制备及光催化活性谭红琳等采用溶液-凝胶法制备Cu-Al共掺杂ZnO复合材料[18]，经不断改变Cu 和Al的掺杂配比可知，Cu、Al掺杂浓度分别为1%和0.3%时，Cu-Al共掺杂ZnO复合材料透光率最大，预期光催化活性最好.2.7 Ni-Th 共掺杂 ZnO复合材料的制备及光催化活性Suganthi 等人以硫酸锌、硫酸钍、硫酸镍为原料，再加入碳酸氢钠溶液作为沉淀剂，利用共沉淀的制备方法获得了具有光催化性能的Ni-Th共掺杂ZnO半导体复合材料[19]，先是得到不稳定的Ni-Th/Zn的碳酸氢盐沉淀，经烘干，煅烧后得到Ni-Th/ZnO半导体复合材料.其光催化机理是Ni和Th协同作用，在可见光照射下，Ni2+的存在会促进电子从ZnO价带上跃迁到导带或者从价带跃迁到杂质能级上，掺杂在ZnO中的 Th4+能够捕获光生电子或空穴并将他们传递给氧或羟基离子，形成超氧自由基和羟基，有效抑制了ZnO电子-空穴的复合，提高太阳能的利用率，因此，Ni-Th/ZnO 复合材料的光催化活性大大提高.为解决能源短缺和环境污染等棘手问题，利用半导体降解染料效率目前还较低，还不能投入到工业生产和生活应用中，为了使这一项研究应用到生产中，可以从以下几个方面进行研究：(1)尝试改变掺杂的离子种类或者多种离子同时与ZnO进行掺杂，引入多个杂质能级，扩大光吸收范围，增强催化剂对可见光的吸收.(2)参照植物光合作用和太阳能电池板的机理，进行学科间交叉研究，为太阳能光催化制氢提供更多的理论基础和研究方向.(3)通过不同制备方法获取不同形貌的ZnO晶体，可能会提高ZnO的光催化活性.此外，要想把太阳能催化制氢这一技术应用到工业生产中，还要综合各学科，各种技术联合攻关，共同努力，开辟研究新思路，建立研究新手段，着眼研究新方向，才能更好地为人类带来经济效益，环境效益.【相关文献】[1]CHAKRABARTI S，DUTTA B K.Photocatalytic degradation of model textile dyes in wastewater using ZnO as semiconductor catalyst [J].Journal of hazardous Materials 2004，112：269-278.[2]PASTERNAK S，PAZ Y.On the similarity and dissimilarity between photocatalytic water splitting and photocatalytic degradation of pollutants[J].Chemphyschem，2013，14：2059-2070.[3]吕宝华，李玉珍，宋维阳，等.Ti4+掺杂 ZnO 复合材料的制备及其光学性能研究[J].稀有金属，2014，38(6)：1055-1059.[4]余小红，刘长珍，孟大维，等.Fe掺杂片状ZnO晶体的制备及光学性能研究[J].功能材料，2011，42(7)：1324-1326.[5]LI H X，CHENG C W，LI X L，et position-graded Zn Cd1-xSe@ ZnO core-shell manowire array electrodes for photoelectrochemical hydrogen generation[J].J Phys chem C，2012，116：3802-3807.[6]BRILLET J，YUM J H，CORNUZ M，et al.Highly efficient water splitting by a dual-absorbertandem cell[J].Nat photonics，2012，6：824-828.[7]WU X，XIONG S，MAO Z，et al.In-situ deposited ZnO film-based sensor with controlled microstructure and exposed facet for high H2 sensitivity[J].2017，704：117-123.[8]刘花荣，张冯章，李小凤，等.Cu-ZnO复合材料的制备及光催化性能研究[J].功能材料，2013，7(44)：918-921.[9]吕宝华，李玉珍，宋维阳，等.Ti4+掺杂 ZnO 复合材料的制备及其光学性能研究[J].稀有金属，2014，38(6)：1055-1059.[10]瞿俊雄，纳米ZnO/CdS和Nd(OH)3的电化学构筑及其去除染料的研究[D].广州：中山大学，2010.[11]贾志刚，李艳华.Ag-ZnO 多孔复合光催化剂的制备及光催化活性的研究[J].硅酸盐通报，2009，28(5)：935-950.[12]伍明.氧化银-氧化锌复合物和改性的类石墨氮化物的光催化产氢性能的研究[D].长春：吉林大学：2015.[13]WANG L，XING H，LIU Z，et al.Synthesis and excellent microwave absorption properties of ZnO/Fe3O4/MWCNTs composites[J].Nano，2016 11(12)：1650139.[14]XIA Y，WANG J，CHEN R，et al.A review on the fabrication of hierarchical ZnO nanostructures for photocatalysis application[J].Crystals，2016，6(11)：148-153.[15]YANG J，JIA H，LV X，et al.Facile preparation of urchin-like ZnO nanostructures and their photocatalytic performance[J].Ceramics International，2016，42(10)：12409-12413.[16]KANG H J，PARK K H.Magnetic and structural properties of Mn：ZnO thin film grown on sapphire substrates by using pulsed laser deposition[J].Journal-Korean Physical Society，2009，55(61)：2685.[17]CAI X Y，CAI Y，LIU Y J，et al.Structural and photocatalytic properties of nickel-doped zinc oxide powders with variable dopant contents[J].J Phys.Chem.Solids，2013，74(9)：1196-1202.[18]谭红琳，杨应湘.Cu-Al掺杂的ZnO薄膜的制备及光学性能的研究[D].昆明：昆明理工大学，2013.[19]殷巧巧，乔儒，童国秀.离子掺杂氧化锌光催化纳米功能材料的制备及其应用[J].化学进展，2014，20：3826.。

In2O3的高压相变及纳米ZnO和Cu2OCu的制备的开题报告

In2O3的高压相变及纳米ZnO和Cu2OCu的制备的
开题报告
尊敬的评委，大家好！
我选择的研究课题是关于In2O3的高压相变及纳米ZnO和Cu2OCu 的制备。

In2O3是一种广泛应用于电子、光电和催化领域的重要半导体
材料。

其热力学性质和相变行为一直是研究的热点。

随着科技的发展，
对于In2O3材料的研究也越来越深入。

本研究将针对In2O3及其纳米晶体制备展开研究工作。

首先，将通
过高温高压实验研究In2O3的高压相变行为及其对热力学性质的影响。

利用X射线衍射、拉曼光谱和电子显微镜对In2O3的晶体结构和颗粒形
貌进行表征。

其次，将采用溶胶-凝胶法制备纳米ZnO和Cu2OCu材料，通过调控反应参数和制备工艺来控制纳米材料的颗粒大小、形态和相态。

运用TEM、XRD和UV-vis等表征手段对所制备的材料进行表征，以探究材料
的光催化、电化学和化学催化等性质。

本研究的意义在于深入探究半导体材料In2O3的性质和相变规律，
同时探索纳米晶体制备过程中的材料性能和制备工艺。

随着研究的深入，本项目将对半导体材料领域的发展和工业应用具有重要的指导意义。

感谢各位评委的关注和支持，谢谢！。

ZnOg-C_(3)N_(4)复合材料的制备方法及研究

• 28 +山东化工SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2021年第50卷ZnO /g -C 3N 4复合材料的制备方法及研究赵凤香，张平#，蔡晓娟，龙镜峄，程丹，唐东东(西北民族大学，甘肃兰州730100)摘要:g -C +N 是一种新型的可见光催化材料，近年来得到了快速的发展。

虽然g -C +N 具备吸收可见光的能力，化学稳定性好，但其存在狭窄的可见光响应范围，电导率低，比表面积小等问题，很大程度上限制了其应用。

CnO 是一种N 型半导体宽禁带氧化物，具有制备容易、操作简单、原料易得、无毒无害等特点。

利用不同的方法，对其进行复合掺杂处理，制备了不同含量的ZnO /g -C +N 二元复合材料，扩大了光响应范围，降低了禁带宽度，促进了电子-空穴对的分离，大大增强了光催化效果。

主要对ZnO /g -C +N 复合材料的制备方法进行研究。

关键词! ZnO /g -C + N %复合;光催化中图分类号:TQ 127.1;O 643.3 文献标识码:A 文章编号：1008-021X ( 2021 # 01-0028-02Study on the Preparation Metliod of ZnO ^/g -C + N4 CompositeZhao Fengxicmg，Zhang Ping，Cai Xiaojuan，Long Jingyi，Cheng Dan，Tang Dongdong(Northwest Minzu University ，Lanzhou 730100, China )A b stract &g -C3N4 is anewvisiblelight catalyticmaterial ，which has beendeveloped rapidly . Although g -C3N4absorb visible light a nd good chemical stability ，its application is largely limited by its narrowvisible light response range ，low electrical conductivity ，small specific surface area and other problems . ZnO is a wide band gap oxide of N-type semiconductor . It has the characteristicsof simple preparation ，easy availabilityof rawmaterialsandnon-toxic andharmlecomposite materials with different contentswereprepared bycomposite doping treatment withdifferent methodthe optical response r ange ，reduced the band gap width ，promoted the separation of electron-hole pairs ，and greatly enhanced the photocatalytic effect.In this paper ，the preparation method of ZnO /g -C +N composite was studied .K ey words & ZnO /g-C + N4 % composite % photocatalysis伴随着工业的迅猛发展，环境污染问题愈加凸显，其中水资源污染是最严重的问题之一。

纳米结构ZnO的制备及性能研究

纳米结构ZnO的制备及性能研究一、本文概述氧化锌（ZnO）是一种重要的半导体材料，因其独特的物理和化学性质，在纳米科技领域引起了广泛的关注。

纳米结构ZnO的制备及性能研究对于推动材料科学、电子学、光电子学、生物医学等多个领域的发展具有重要意义。

本文旨在深入探讨纳米结构ZnO的制备方法、结构特性、以及其在各种应用场景中的性能表现。

本文将概述纳米结构ZnO的基本性质，包括其晶体结构、能带结构、光学特性等。

随后，我们将详细介绍几种常见的纳米结构ZnO制备方法，包括物理法、化学法以及生物法等，并对比各种方法的优缺点。

在此基础上，我们将重点关注纳米结构ZnO的性能研究，包括其电学性能、光学性能、光催化性能、以及生物相容性等。

我们将通过实验数据和理论分析，全面揭示纳米结构ZnO的性能特点及其在不同应用场景中的潜在应用价值。

本文还将展望纳米结构ZnO的未来发展趋势，探讨其在新能源、环保、生物医学等领域的应用前景。

我们希望通过本文的研究，能够为纳米结构ZnO的制备和性能优化提供有益的参考，推动其在各个领域的实际应用。

二、ZnO纳米结构的制备方法ZnO纳米结构的制备方法多种多样，主要包括物理法、化学法以及生物法等。

这些方法的选择取决于所需的ZnO纳米结构的尺寸、形貌、纯度以及应用的特定要求。

物理法：物理法主要包括真空蒸发、溅射、激光脉冲沉积等。

这些方法通常在高温、高真空环境下进行，能够制备出高质量的ZnO纳米结构。

然而，这些方法通常需要昂贵的设备和复杂的操作过程，限制了其在大规模生产中的应用。

化学法：化学法因其设备简单、操作方便、易于大规模生产等优点，在ZnO纳米结构制备中得到了广泛应用。

其中，溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热法和微乳液法等是常用的化学制备方法。

例如，溶胶-凝胶法通过控制溶液中的化学反应，可以制备出具有特定形貌和尺寸的ZnO纳米颗粒。

化学气相沉积法则可以通过调节反应气体的流量、温度和压力等参数，实现ZnO纳米线的可控制备。

《半导体异质结构光催化剂的制备及性能研究》

《半导体异质结构光催化剂的制备及性能研究》一、引言随着全球能源需求的不断增长和环境污染的日益严重，光催化技术因其对太阳能的高效利用及在环境保护中的潜在应用而备受关注。

其中，半导体异质结构光催化剂因其独特的光学和电学性质，在光解水制氢、有机污染物降解等方面表现出优异的性能。

本文将详细介绍半导体异质结构光催化剂的制备方法及其性能研究。

二、半导体异质结构光催化剂的制备1. 材料选择与设计选择合适的半导体材料是制备异质结构光催化剂的关键。

常用的半导体材料包括二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、硫化镉（CdS）等。

这些材料具有适当的能带结构，有利于光催化反应的进行。

2. 制备方法（1）溶胶-凝胶法：通过将前驱体溶液转化为凝胶，再经过热处理得到所需的光催化剂。

此方法操作简便，适用于大规模生产。

（2）水热法：在高温高压的水溶液中，通过控制反应条件，使前驱体发生反应并生成光催化剂。

此方法制备的光催化剂结晶度高，具有较好的光催化性能。

（3）化学气相沉积法：通过将气态前驱体在基底上发生化学反应，生成所需的光催化剂。

此方法制备的光催化剂具有较好的形貌和结构控制。

三、性能研究1. 结构表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的光催化剂进行结构表征，分析其晶体结构、形貌和微观结构。

2. 光催化性能测试以光解水制氢、有机污染物降解等反应为探针反应，测试光催化剂的活性。

通过改变反应条件，如光照强度、反应温度等，研究光催化剂的性能变化。

3. 性能分析（1）能带结构：分析光催化剂的能带结构，了解其光吸收范围和电子-空穴对的分离效率。

（2）光生载流子传输：研究光生载流子的产生、传输和分离过程，分析其对光催化性能的影响。

（3）稳定性：通过多次循环实验，评价光催化剂的稳定性和耐久性。

四、结果与讨论1. 结构与性能关系通过对比不同制备方法、不同材料选择和不同实验条件下的光催化剂性能，分析其结构与性能之间的关系。

《材料科学与工程综合实践》半导体ZnO陶瓷的制备和性能研究

《材料科学与工程综合实践》半导体ZnO陶瓷的制备和性能研究目录一、文献综述---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1研究背景 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1.1 氧化锌是什么------------------------------------------------------------------------------------- 11.1.2 研究氧化锌的意义 ------------------------------------------------------------------------------ 11.1.3 氧化锌的晶体结构 ------------------------------------------------------------------------------ 11.2研究现状 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2.1半导体 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2.2半导化 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2.3半导体氧化锌陶瓷的电导率范围 ----------------------------------------------------------- 31.2.4半导化方法----------------------------------------------------------------------------------------- 31.2.5半导体氧化锌陶瓷的现状 --------------------------------------------------------------------- 61.2.6铝掺杂氧化锌的合成及表征 ----------------------------------------- 错误!未定义书签。

一维ZnO-Cu20核壳纳米复合结构的制备及光催化性能

粒相比其有更好的光催化效果［９］。
纳米尺寸的催化剂的光催化性能要远高于大尺寸的同种材料，纳米化的催化剂缩短了光生电子与空穴
的脱色率超过了９１９／６，光降解速率常数Ｋ达到了２．
年代发展起来的新型水处理技术，反应体系在光照下
将吸收的光能直接转化为化学能，催化降解水中有机污染物，而且反应在比较温和的条件下就可以顺利进
行。
复合结构纳米线的制备和光催化性能还未有报到。本文通过化学液相反应法并配合气相沉积法在ＺｎＯ纳
关键词：ＺｎＯ— Ｃｕ。Ｏ；核壳结构；一维纳米材料；光催
化
实了其降解性能远高于普通尺寸的材料。
文献标识码：Ａ
中图分类号：Ｏ６１４
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ９７３１．２０１３．１２．０１０
体材料，其在可见光下催化活性高，稳定性较好］。我
们课题组对中空多孔结构的Ｃｕ。０的可见光催化性能也进行了研究，结果表明这种结构的Ｃｕ。０在可见光下表现出很好的光催化能力，并且与普通的Ｃｕ。０颗
用可见光和紫外光光谱，而其结构若是高比表面积的纳米材料，也许可以进一步提高其光催化性能。已有研究者制备出ＺｎＯ— ＣｕＯ的复合材料［１胡和ＺｎＯ—

纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究

纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究一、本文概述随着环境问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物降解手段，受到了广泛的关注和研究。

在众多光催化剂中，氧化锌（ZnO）因其独特的物理和化学性质，如宽禁带、高激子结合能以及优异的光电性能，被认为是一种理想的光催化材料。

然而，ZnO在实际应用中仍面临一些挑战，如光生电子-空穴对的快速复合、可见光利用率低等。

为了解决这些问题，研究者们尝试通过制备ZnO复合物、调控其形貌和结构等方式来提高其光催化性能。

本文旨在研究纳米ZnO及其复合物的可控制备方法，并探讨它们的光催化性能。

我们将介绍纳米ZnO及其复合物的制备方法，包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法等，并对比各种方法的优缺点。

然后，我们将重点讨论如何通过调控制备条件，如温度、浓度、时间等，来实现纳米ZnO及其复合物的形貌、结构和性能的调控。

接着，我们将对所制备的纳米ZnO及其复合物进行光催化性能评价，包括光催化降解有机物、光催化产氢等方面，并通过对比实验，探究不同制备方法和条件对光催化性能的影响。

我们将总结本文的主要研究成果，并提出未来可能的研究方向和应用前景。

通过本文的研究，我们期望能够为纳米ZnO及其复合物在光催化领域的应用提供理论基础和技术支持，同时也为其他光催化材料的研究和开发提供借鉴和参考。

二、文献综述纳米ZnO及其复合物作为一种重要的半导体材料，近年来在光催化领域受到了广泛关注。

其独特的物理和化学性质，如大的比表面积、高的光催化活性以及良好的稳定性，使得纳米ZnO在光催化降解有机物、光解水产氢、太阳能电池和气体传感器等领域具有广阔的应用前景。

早期的研究主要集中在纳米ZnO的合成方法上，如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热法、气相法等。

随着纳米科技的不断发展，研究者们开始关注纳米ZnO的形貌控制，以期获得具有更高光催化活性的材料。

例如，通过调节反应条件，可以制备出不同形貌的纳米ZnO，如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花等。

共沉淀法制备cuo-zno-al2o3

共沉淀法制备CuO-ZnO-Al2O31. 概述共沉淀法是一种常见的化学合成方法，通过在一定条件下将多种金属离子共同沉淀成固体颗粒。

CuO、ZnO和Al2O3是常见的金属氧化物，它们在催化、光催化和能源存储等领域具有重要的应用价值。

本文以共沉淀法制备CuO-ZnO-Al2O3复合材料为研究对象，旨在探讨该方法的工艺条件、制备步骤和材料表征等方面的信息。

2. 工艺条件在共沉淀法制备CuO-ZnO-Al2O3复合材料时，合理选择工艺条件对于最终产物的物化性能至关重要。

一般来说，影响共沉淀复合材料性能的主要工艺条件包括反应温度、PH值、混合物摇床转速和沉淀剂的类型等。

在实际操作中，我们需要通过实验设计和优化，找到最佳的工艺条件，以确保所制备的复合材料具有优异的性能。

3. 制备步骤共沉淀制备CuO-ZnO-Al2O3复合材料的基本步骤包括：溶液制备、混合、沉淀、分离、洗涤和干燥等。

将Cu、Zn和Al的溶液按一定摩尔比混合均匀，然后调节PH值，加入沉淀剂，使其发生共沉淀反应。

接下来，通过离心或过滤等方式将沉淀固体从溶液中分离出来，进行多次洗涤，最后进行干燥得到CuO-ZnO-Al2O3复合材料。

4. 材料表征对制备得到的CuO-ZnO-Al2O3复合材料进行表征分析，可以通过多种手段对其结构、形貌和性能进行评估。

常用的表征方法包括X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和氮气吸附-脱附等。

通过这些分析手段，可以了解复合材料的晶体结构、化学组成、形貌特征和孔隙结构等信息，为后续应用研究提供重要依据。

5. 应用展望制备得到的CuO-ZnO-Al2O3复合材料可以应用于催化、光催化、能源存储和环境净化等领域。

它可以作为光催化剂用于光解水制氢，作为催化剂用于VOCs的深度氧化，以及作为电极材料用于锂离子电池等。

未来，我们可以进一步探索其在相关领域的应用潜力，提高其性能并拓展其应用范围。

原位合成纳米复合材料的制备及性能研究

原位合成纳米复合材料的制备及性能研究纳米材料是当今科技领域中备受瞩目的领域之一。

其独特的物理、化学和力学性能使其在诸多领域中展现出广阔的应用前景。

复合材料作为一种新型材料，具有优异的综合性能，已经在航空航天、汽车、建筑等领域中得到了广泛的应用。

但是，纳米复合材料则将纳米材料和复合材料结合在一起，可以获得更加出色的性能。

因此，制备和研究纳米复合材料是当前科技研究中的热点之一。

针对目前制备纳米复合材料的方法中存在的不足，近年来，研究人员开始探讨一种全新的纳米复合材料制备方法-原位合成法。

原位合成法的主要过程是，通过在复合材料中添加特定的化学试剂，使其在形成材料的同时，也原位生成纳米颗粒。

这种方法不仅能够有效地控制纳米颗粒的大小和形状，而且还避免了传统纳米复合材料制备方法中很容易导致的纳米颗粒剧烈聚集的问题。

纳米复合材料的制备中，添加剂的选择起着至关重要的作用。

不同的添加剂不仅会影响材料的成分，而且还会对其性能和应用领域产生明显的影响。

由于添加剂在纳米材料的制备过程中具有优异的性能和反应性，因此它们成为了制备纳米复合材料的重要材料。

在以添加剂为驱动剂的原位合成法中，TiO2、ZnO、Fe2O3等金属氧化物常用作驱动剂，并广泛应用于制备复合材料中。

这些金属氧化物能够在复合材料的制备过程中与基体材料反应，从而形成纳米颗粒。

其中，TiO2是原位合成复合材料中的一种热门添加剂，因为它可以增加材料的硬度和刚性，提高其耐磨性和耐腐蚀性能，同时也能够耐高温。

另一方面，ZnO和Fe2O3也具有良好的性能，可以用于制备高强度、高韧性、高导电性和高热导性的纳米复合材料。

当然，除了选择适当的添加剂之外，优化材料的制备过程、控制颗粒大小和形状以及调整复合材料的成分等方面的策略也是制备高性能纳米复合材料的关键。

以纳米SiO2为例，当控制SiO2晶体的生长速度和晶面选择时，可以制备出形貌复杂的SiO2纳米颗粒，并在复合材料中显示出卓越的绿色荧光，因此在纳米技术的领域中应用广泛。

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半导体金属氧化物（Cu_2O,ZnO）复合材料的制备及性能研究半导体金属氧化物材料,因其独特的物理化学性能和来源丰富等优点,在光催化、化学传感和太阳能电池等方面有着广泛的应用。

因此,设计出形貌可控、高效、稳定的半导体功能材料成为当前科学研究的重点。

通过一步水热法合成了一种新型的以孔状Cu2O和还原氧化石墨烯为基础的异质结复合材料（Cu2O-RGO）。

阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠（AOT）作为软模板用于构建新型Cu2O微观结构,抗坏血酸在Cu2O的生长过程中作为还原剂和蚀刻剂,并且
Cu2O的表面刻蚀和GO的还原在反应体系中同时发生。

平均边缘长度约为1.55μm的孔状Cu2O均匀分散在RGO的表面,Cu2O-RGO（2wt%）异质结具有较好的光催化性能和可循环利用性,其H2产量高达64.3μmol/g,相比于单纯Cu2O（12.8μmol/g）光催化性能提高5倍。

Cu2O-RGO的光催化性能的提高是由于Cu2O中氧空位和RGO的柔性导电通道共同作用的结果。

Cu2O与石墨烯的协同作用使其在可见光区的吸收范围更广,光生电子-空穴对的复合能力降低,因此认为Cu2O-RGO异质结可以为能源应用提供一种设计高性能光催化剂的方法。

通过一步溶剂热法和退火工艺成功制备出由二维多孔氧化锌纳米片自组装而成的多级分层的花状结构。

随后通过滴加不同体积的Pd（NO3）
2·2H2O溶液制备了一系列Pd-ZnO复合材料,并用ZnO 和Pd-ZnO复合材料制备了气体传感器,研究了它们在不同工作温度下对各种气体的传感性能。

结果表明,与氨气（0.9%）、甲醛（38%）、甲醇（71%）、氢气（35%）、
CO（15%）相比,0.05 wt%Pd-ZnO对丙酮的表现出非常高的选择性（165%）。

此外,于单纯的ZnO相比,该材料具有较低的工作温度和较短的响应-恢复时间（11 s、5 s）。

采用水热法,通过改变醋酸铜与醋酸锌的比例成功地制备出了球形Cu2O-ZnO异质结,并对其进行XRD、SEM、TEM、EDS和XPS等表征,系统探究了醋酸锌的加入量对于样品形貌的影响。

结果表明,Zn2+的加入量对Cu2O-ZnO异质结的形貌调控具有重要作用:随着Zn2+加入量的增加,复合材料从截角八面体逐渐变为球状,并且其光催化性能逐渐增强。

相比于单纯的
Cu2O（12.5μmol/g）,复合材料的光催化产氢性能（129.6μmol/g）提高了10.3倍,这是由于ZnO与Cu2O在材料的表面形成了p-n结,有利于光生电子-空穴对的分离,因此,ZnO的成功复合可以提高材料的光催化性能。