Mn摻雜ZnO的制備與光催化活性的研究ppt課件

1、1. 課題背景2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論多相光催化u1972年，日本Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)光輻射的TiO2半導(dǎo)體u電極和金屬電極所組成的電池光解水，產(chǎn)生H2 u1976年, Carey等運(yùn)用TiO2勝利降解劇毒物質(zhì)多氯聯(lián)苯,開創(chuàng)了半導(dǎo)體光催化在處置環(huán)境污染中的運(yùn)用 2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理摻雜改性u(píng)已發(fā)現(xiàn)有3000多種難降解的有機(jī)化合物可以在紫外光線的照射下經(jīng)過二氧化鈦迅速降解 多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理摻雜改性優(yōu)勢(shì)u 對(duì)有機(jī)污染物的選擇性廣泛 u 分解礦化完全，無二次污染 u 常溫常壓下反響，能耗

2、低 u 環(huán)境友好，無毒無害 問題u 太陽能的利用率低 u 量子效率低 多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理摻雜改性半導(dǎo)體光催化機(jī)理常用的光催化半導(dǎo)體納米粒子大多為寬禁帶n-型半導(dǎo)體氧化物半導(dǎo)體能級(jí)構(gòu)造價(jià)帶中的電子受光激發(fā)，越過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶而構(gòu)成光生電子；同時(shí)在價(jià)帶中構(gòu)成光生空穴 e-h+多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理摻雜改性光催化機(jī)理圖多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理摻雜改性多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理摻雜改性多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理 降低光生載流子復(fù)合幾率成為提高光催化反響量子效率的決議性要素 O2OH-O2-*OH氧化有機(jī)物有機(jī)物摻雜改性多相光催化半導(dǎo)體光催化機(jī)理u在半導(dǎo)體能級(jí)構(gòu)造中構(gòu)成摻雜能級(jí)，擴(kuò)展其吸光波

3、長范圍 u抑制粒子的生長和聚會(huì)，加快載流子分散，抑制電子和空穴的復(fù)合 u使粒子外表產(chǎn)生大量的氧空位，成為空穴捕獲阱，提高光催化效率 摻雜能級(jí)構(gòu)成機(jī)理減小了帶隙寬度，將只能吸收紫外光的寬帶隙半導(dǎo)體資料，改動(dòng)為能吸收可見光的資料 1. 課題背景2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論本課題主要研討內(nèi)容經(jīng)過水熱合成的方法制備純ZnO和摻雜Mn2+的ZnO納米晶體察看形貌及分析晶體構(gòu)造利用外表光電壓SPV技術(shù)檢測(cè)晶體光電特性 研討樣品催化降解染料的活性1. 課題背景2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論Zn(CH3COO)22H2O 乙醇 0繼續(xù)攪拌30min白色泥漿狀物

4、體 高壓反響釜烘箱2002h洗滌、離心、枯燥低溫凍干ZnOZnO納米粉體NaOH1. 課題背景2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論Zn(CH3COO)22H2O乙醇0繼續(xù)攪拌30min白色泥漿狀物體 高壓反響釜烘箱2002h洗滌、離心、枯燥低溫凍干Mn/ZnONaOHMn摻雜ZnO納米粉體Mn(CH3COO)24H2O1. 課題背景2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論SEMXRDUV-visSPVFTIRSEMZnO nanorodZn0.99Mn0.01O直徑：長度：m SEMXRDUV-visSPVFTIRXRD203040506070 Intensit

5、y / a.u.2 / Deg.100002101102110103200112201純SEMXRDUV-visSPVFTIRUV-vis3004005006007008000.00.10.20.30.40.50.6 Abs. / a.u.Wavelength / nmZn0.95Mn0.05O nanorodsZnO nanorods吸光范圍向可見光區(qū)擴(kuò)展SEMXRDUV-visSPVFTIRSPV0.00.51.01.52.02.53.0 ZnO nanorods Zn0.99Mn0.01O Zn0.97Mn0.03O Zn0.95Mn0.05O Photovoltage / mv3004

6、005006007008000306090120150180 Phase / Deg.Wavelength / nm負(fù)向的光伏呼應(yīng)信號(hào) 擴(kuò)展ZnO的光呼應(yīng)范圍 SEMXRDUV-visSPVFTIRFTIR010002000300040005060708090100110 ZnO nanorods Zn0.95Mn0.05O % TWavenumber/ cm-15032358534154813803340紅移-OHH2OCO2C=O ZnO 無MnxOY特征峰609cm-1uUV-vis分光光度計(jì)檢測(cè)催化降解后溶液樣品在室溫下吸收，選擇波長為茜素紅最大吸收峰522nm 1. 課題背景2. 實(shí)

7、驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論可見光降解茜素紅20 mg/ L 樣品茜素紅超聲暗態(tài)攪拌500W氙燈 濾光片1. 課題背景2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論0204060801001200.20.40.60.81.0 blank ZnO nanorods Zn0.99Mn0.01O Zn0.97Mn0.03O Zn0.95Mn0.05O C/C0Irridiation/min10%20%66%83%可見光降解茜素紅20 mg/ L 1. 課題背景2. 實(shí)驗(yàn)制備3. 樣品表征4. 光催化性能5. 結(jié)論 運(yùn)用一種成熟的水熱合成方法合成 了ZnO和摻雜Mn2+納米晶體 由掃描電鏡圖可看出形貌成棒狀，有部分聚集 由漫反射吸收和外表光電壓的結(jié)果，可以看到Mn2+的摻雜使 ZnO對(duì)光的吸收擴(kuò)展到了在可見光500-600nm 對(duì)比未摻雜和摻雜ZnO的光催化性能，單純ZnO在可見光區(qū)幾乎無催化降解作用，而摻雜5%Mn2+的Zn0.95Mn0.05O