胺改性ZnO阵列光催化膜制备文献综述

 2021-09-25 01:09

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1.前言

纳米ZnO作为一种性能优异的光催化剂,其禁带宽度与纳米TiO2相近,而且制备操作简单、价格低廉,在光催化领域越来越引起重视,纳米ZnO由于半导体粒径小,固液分离回收困难,造成处理成本升高,在实际使用中受限。负载型光催化法因纳米半导体固载化,可解决纳米粉体分离回的难题,因而是发展的方向。与现有载体相比,将光催化剂负载到膜上组成光催化膜可避免上述问题,使催化剂更容易重复使用。

纳米ZnO的制备方法有很多种,如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、气相法电弧等离子体等。而相对于光催化性能的研究则主要在紫外线、可见光、太阳光照射下催化降解染料废水、有机物废液等。

2.纳米ZnO结构特点

2.1纳米ZnO晶体结构

ZnO为直接宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV。通常条件下ZnO都以纤锌矿结构存在,属于P53mc空间群,晶格常数为a=O.3256nm,e=O.5217nm。ZnO沿c轴方向很强的极性,在两个不同的极性面该结构中,Zn原子终结的(0001)面和0原子终结的(0001)面,为维持结构的稳定,极性表面上一般会有表面重构,但ZnO的(0001)和(000-1)极性面都是原子级平坦,无表面重构的稳定[1][2]。

2.2纳米ZnO的特性

纳米材料都具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应,都是纳米微粒与纳米固体的基本特性,它使纳米微粒和纳米固体呈现许多奇异的物理、化学性质,使得它们与一般材料相比,具有许多特殊的性能。

光学特性:ZnO在室温下是直接禁带半导体,禁带宽度为3.4eV,具有较大的激子激活能(60meV),这使得ZnO能够在室温条件下,能够利用较低的能量获得高效的激子发射。ZnO纳米棒的PL谱一般在380nm、520nm处有两个发射峰。一般来说,在380nm处的发射峰是宽禁带半导体ZnO的带间发射;而认为在520nm处绿光发射的原因是ZnO中存在的单离子氧空位,这种氧离子空位会和光致空穴发生复合。

2.3ZnO纳米棒的生长

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