镍掺杂纳米zno的制备及其光催化性能研究.doc

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1、铀掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究摘要：以ZnSO4.7H2O和硝酸铀为原料。采用溶胶凝一胶法制备了纳米级的Ni/ZnO光催化剂，并用XRD和SEM手段进行表征，以甲基橙光催化降解作为模板反应，对所制备的催化剂催化性能进行了评价，考察了制备催化剂最佳工艺条件和催化剂投加量，光照时间对甲基橙降解率的影响。结果表明：关键词：溶胶一凝胶法；制备；Eu掺杂；光催化ThePreparationandPeopertyResearchonDopingEuNanosizedZnOPhotocatalystSongQing(departmentofCh

2、em•&Eng,BacyiUniversityofArtsandSciences,BaojiShannxi721013)Abstract:nanosizedNi/ZnOwaspreparedfromzincsulphateandammoniummetavanadatebysol-gelmethod・ThestructuralpropertiesofthecatalystrizedbymeansofXRDandTEMtecheniquesKeywords:sol-gelmethodpreparation;nidoped;photocataly

3、sis引言氧化锌是一种重要的宽禁带、直接带隙(3.37eV)半导体材料。纳米尺寸ZnO由于其粒子尺寸小，比表面积大，具有明显的表而与界面效应等特点，在化学光学牛物和电学等方面表现出许多独特优异的物理和化学性能。因此，纳米氧化锌有着广泛的用途⑴。例如：在精细陶瓷工业中，利用纳米ZnO的体积效应、表而效应，可大大降低烧结温度。在纺织品和化妆用品中掺入纳米ZnO,可以起到防紫外线和杀菌作用。纳米尺寸ZnO还具有高效、低电压磷光性，因此可用作低电压平板显示器的发光材料，在场发射显示器和平板显示器等工业领域具有广泛的应用前景叫此外，由于纳米ZnO具有

4、高的表面活性,极大的提高了其光催化效率，可将许多难降解的有机物分解成水和二氧化碳等无机物，是一种环境友好材料⑶利用纳米ZnO的光催化性质处理废水是一种行之有效的方法。虽然目前它的研究还处于起步阶段，但已成为热点课题之一。该方法对水中卤代脂肪炷、卤代芳绘、多环芳姪、杂环化合物、坯类、酚类、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应，使其脱色、矿化，最终分解为C02、比0和小分子物质，从而消除其对环境的污染。此种处理废水的方法具有耗能低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点"5。目前，纳米氧化锌己经是世界各国投以巨资研究的新型材料。

5、我国也将其列入到“863计划”攻关的重大课题，而其掺杂后的性质乂是近年来研究的热点。发展这类新型纳米材料，可以应用到各个领域小去。比如压电传感器、气敏元件、光催化剂等等。在纯氧化锌研究了一段时间已经趋于成熟后，将其进行掺杂成为现在研究氧化锌这个材料的新课题，也逐步成为了今后的趋势。以往人们对ZnO的掺杂研究主要有n型掺杂和P型掺杂两种。氧化锌n型掺杂从电学上来讲，氧化锌制备过程屮容易产生氧空位。如果要使氧化锌的n型导电性更好的话，一般的掺杂物有B、Al、Ga、In等IIIA族元素。由此可以得到较好的n型半导体。A1掺杂从1994年开始，用溶

6、胶凝胶法制得A1掺杂ZnO(AZO)低阻抗的薄膜的报道就屡见不鲜了，据报道W.Tang与Cameron在1994年就得到了阻抗为7X的氧化锌薄膜。这是报道中得到阻抗最低的A1掺杂氧化锌薄膜。Ohyama认为只要有好的晶体取向.其阻抗就会降低，并口这是影响其阻抗的关键因素。所以他在96至98年不断发表文章阐述自己的想法.并且得到了最佳阻抗为6.5xl(TQcm的AZO薄膜。另一种非常常见的方法是磁控溅射法。Szyszka利用磁控溅射技术得到了电学性质很好的薄膜，他们用频率为40的交流电在A1质量浓度1.2%,温度为573K条件下得到了最佳阻抗

7、为4Xl(TQcm的AZO薄膜。后来他又改进了工艺.在473K条件下，加快溅射速率至8.8nm/s,加大了通入氧气的量至163sccm.结果得到了阻抗为3X101Qcm的AZO薄膜。Ga掺杂Ga掺杂是典型的n型掺杂，掺杂的效果不错，有很多研究人员在此做了大量的工作，由于Ga掺杂ZnO是低阻抗n型半导体，所以降低阻抗和增加薄膜的透光度是要研究的重点，当然还有一些研究是关于它的荧光特性的。关于制作低阻抗的Ga-ZnO薄膜.在94年ShigemiKohiki等人就用射频磁控溅射法得到了电导率为3.7X103/cm的薄膜，并且得出结论掺杂Ga比掺杂

8、Al、B得到的薄膜电导率要高。G.A.Hirata也对此做了研究.他用激光脉冲沉积法得到了阻抗为3.6X10=01的薄膜。Hirasawa则得到了最低阻抗为1.6X10“cm的样