Ag納米材料的制備、光催化性能及第一性原理計(jì)算的開題報(bào)告

氮摻雜ZnO、ZnO/Ag納米材料的制備、光催化性能及第一性原理計(jì)算的開題報(bào)告摘要：本課題旨在制備氮摻雜ZnO、ZnO/Ag納米材料，并研究它們的光催化性能。還將進(jìn)行第一性原理計(jì)算分析這些材料的電子結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。首先，使用水熱法制備氮摻雜ZnO納米材料，并利用共沉淀法制備ZnO/Ag納米復(fù)合材料。然后，使用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡(TEM)、能譜儀(EDS)、拉曼光譜儀、紫外可見光譜儀(UV-Vis)和熒光光譜儀對其進(jìn)行表征。最后，將研究ZnO和ZnO/Ag的光催化性能和光電性質(zhì)，并使用第一性原理計(jì)算來分析這些材料的電子結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，以進(jìn)一步了解它們的光催化機(jī)制。關(guān)鍵詞：氮摻雜ZnO、ZnO/Ag納米材料、水熱法、共沉淀法、光催化性能、第一性原理計(jì)算1.研究背景光催化技術(shù)因其在環(huán)境清潔技術(shù)、能源儲存和轉(zhuǎn)換、抗菌劑領(lǐng)域等方面的廣泛應(yīng)用，備受關(guān)注。鋅氧化物（ZnO）因其光催化活性、良好的光學(xué)性質(zhì)和物理特性而成為非常有希望的光催化劑。然而，ZnO光催化活性在可見光區(qū)域下很差，限制了其在環(huán)境污染物治理中的應(yīng)用。因此，改善ZnO在可見光區(qū)域下的光催化活性成為關(guān)注的焦點(diǎn)。雜化化合物的制備是改變ZnO光催化活性的一種有效方法。氮、銀等摻雜可以顯著改進(jìn)ZnO的光催化性能。在可見光區(qū)域下，氮摻雜ZnO的帶隙能夠降低，這可以使ZnO在可見光照射下激發(fā)電子，從而提高其可見光催化活性。銀（Ag）的引入可以產(chǎn)生局部表面等離子體共振（LSPR）效應(yīng)，增強(qiáng)ZnO的光吸收并提高光催化活性。因此，氮摻雜ZnO和ZnO/Ag復(fù)合材料具有很高的應(yīng)用潛力。2.研究方法2.1氮摻雜ZnO的制備本研究采用水熱法制備氮摻雜ZnO。將鋅硝酸、三乙胺和尿素加入蒸餾水中制備溶液，然后在水熱條件下處理，最后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器干燥固體產(chǎn)物。氮摻雜量將通過調(diào)整尿素用量來控制。2.2ZnO/Ag納米復(fù)合材料的制備使用共沉淀法制備ZnO/Ag納米復(fù)合材料。將AgNO3和ZnSO4溶解在水中，將氫氧化鈉加入溶液中調(diào)節(jié)pH值，然后將異丙醇加入溶液中，此后反應(yīng)2小時，然后用乙醇洗滌沉淀物，并在80℃培養(yǎng)2小時，最后將產(chǎn)物干燥。2.3實(shí)驗(yàn)分析使用X射線衍射儀（XRD）分析樣品的結(jié)晶性質(zhì)，使用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡(TEM)分析樣品的形貌和尺寸，使用能譜儀（EDS）分析樣品的成分組成。使用拉曼光譜儀和紫外可見光譜儀（UV-Vis）分析樣品的光學(xué)性質(zhì)和熒光光譜儀分析樣品的光電性質(zhì)。2.4第一性原理計(jì)算使用CASTEP軟件計(jì)算氮摻雜ZnO和ZnO/Ag電子結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，以研究它們的光催化機(jī)制。3.研究目標(biāo)制備氮摻雜ZnO、ZnO/Ag納米材料以及表征它們的形貌、結(jié)構(gòu)和組成；研究氮摻雜ZnO和ZnO/Ag的光催化性能和光學(xué)性質(zhì)；通過第一性原理計(jì)算了解這些材料的電子結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)；最終了解它們的光催化機(jī)制。4.論文結(jié)構(gòu)本論文共分為六個部分。第一部分介紹研究背景和目的；第二部分討論氮摻雜ZnO、ZnO/Ag納米材料的制備和表征；第三部分研究氮摻雜ZnO和ZnO/Ag的光催化性能和光學(xué)性