過渡金屬摻雜Zno-ZnAl2O4復合薄膜的光致發(fā)光及光催化性能研究.pdf

1、氧化鋅作為一種多功能直接寬禁帶半導體材料,一直是該領(lǐng)域的熱點研究課題之一,特別是近年摻雜氧化鋅由于其獨特的光學、電學性能及在光電器件中的潛在應用而備受關(guān)注。針對目前氧化鋅在發(fā)光和光催化性能研究中存在的一些問題,如在發(fā)光方面多為紫外發(fā)射和較弱的藍光發(fā)射,發(fā)射譜帶單一；在光催化方面光利用率低,多為紫外光催化,因此本文采用層狀前體涂敷焙燒法制備得到過渡金屬Ni、Co摻雜的ZnO／ZnAl2O4復合薄膜,以改進氧化鋅材料在發(fā)光及光催化上的不足。

2、采用XRD、SEM-EDS、HTEM、Raman、TPR、XPS、UV-vis和PL等多種表征手段對復合薄膜材料的組成、結(jié)構(gòu),光致發(fā)光性能和可見光催化性能進行了研究,考察了焙燒溫度和Ni2+、Co2+摻雜量對ZnO／ZnAl2O4復合薄膜的光致發(fā)光(PL)和可見光催化性能的影響,并探討了它們之間的內(nèi)在關(guān)系。具體研究成果如下:1、采用共沉淀法制備穩(wěn)定的NiZnAl-CO3-LDHs漿液,采用涂敷技術(shù)在氧化鋁基片上沉積NiZnAl-CO3-

3、LDHs涂層前體,經(jīng)900℃焙燒得到Ni2+摻雜ZnO／ZnAl2O4復合薄膜。UV-vis光譜表征結(jié)果表明,Ni2+摻雜含量低于4.3 mol％時Ni2+全部進入復合基質(zhì)晶格中,且同時存在四面體場與八面體場兩種配位形式,Ni2+的摻入使復合基質(zhì)的吸收帶邊紅移。PL測試結(jié)果證明,Ni含量達到4.3 mol％時,Ni2+摻雜的ZnO／ZnAl2O4復合薄膜的發(fā)射光譜呈現(xiàn)多峰發(fā)射,不僅增強了氧化鋅近帶邊發(fā)射,以及紅光發(fā)射,而且因為d電子引入

4、,增加了中心波長在591 nm和618 nm的黃色和橙色發(fā)射光譜帶。
　　 2、以CoZnAl-CO3-LDHs為前驅(qū)體,經(jīng)600～800℃焙燒得到Co2+摻雜ZnO／ZnAl2O4復合材料。通過調(diào)控投料比和焙燒溫度,考察其構(gòu)造和形貌對其光催化性能的影響；而且考察了材料構(gòu)成形態(tài),如粉末、薄膜,對光催化性能的影響。可見光催化降解亞甲基藍實驗表明,Co／Zn比為0.05:3,600℃煅燒得到的Co2+摻雜ZnO／ZnAl2O4粉體