Mn掺杂ZnO的制备与光催化活性的研究ppt课件

1、1. 课题背景2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论多相光催化u1972年，日本Fujishima和Honda发现光辐射的TiO2半导体u电极和金属电极所组成的电池光解水，产生H2 u1976年, Carey等使用TiO2成功降解剧毒物质多氯联苯,开创了半导体光催化在处理环境污染中的应用 2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论多相光催化半导体光催化机理掺杂改性u已发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外光线的照射下通过二氧化钛迅速降解 多相光催化半导体光催化机理掺杂改性优势u 对有机污染物的选择性广泛 u 分解矿化完全，无二次污染 u 常温常压下反应，能耗

2、低 u 环境友好，无毒无害 问题u 太阳能的利用率低 u 量子效率低 多相光催化半导体光催化机理掺杂改性半导体光催化机理常用的光催化半导体纳米粒子大多为宽禁带n-型半导体氧化物半导体能级结构价带中的电子受光激发，越过禁带进入导带而形成光生电子；同时在价带中形成光生空穴 e-h+多相光催化半导体光催化机理掺杂改性光催化机理图多相光催化半导体光催化机理掺杂改性多相光催化半导体光催化机理掺杂改性多相光催化半导体光催化机理 降低光生载流子复合几率成为提高光催化反应量子效率的决定性因素 O2OH-O2-*OH氧化有机物掺杂改性多相光催化半导体光催化机理掺杂改性u在半导体能级结构中形成掺杂能级，扩展其吸光

3、波长范围 u抑制粒子的生长和团聚，加快载流子扩散，抑制电子和空穴的复合 u使粒子表面产生大量的氧空位，成为空穴捕获阱，提高光催化效率 掺杂能级形成机理减小了带隙宽度，将只能吸收紫外光的宽带隙半导体材料，改变为能吸收可见光的材料 1. 课题背景2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论本课题主要研究内容通过水热合成的方法制备纯ZnO和掺杂Mn2+的ZnO纳米晶体观察形貌及分析晶体结构利用表面光电压SPV技术检测晶体光电特性 研究样品催化降解染料的活性1. 课题背景2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论Zn(CH3COO)22H2O 乙醇 0持续搅拌30min白色泥浆状

4、物体 高压反应釜烘箱2002h洗涤、离心、枯燥低温冻干ZnOZnO纳米粉体NaOH1. 课题背景2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论Zn(CH3COO)22H2O乙醇0持续搅拌30min白色泥浆状物体 高压反应釜烘箱2002h洗涤、离心、枯燥低温冻干Mn/ZnONaOHMn掺杂ZnO纳米粉体Mn(CH3COO)24H2O1. 课题背景2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论SEMXRDUV-visSPVFTIRSEMZnO nanorodZn0.99Mn0.01O直径：长度：m SEMXRDUV-visSPVFTIRXRD203040506070 Intensi

5、ty / a.u.2 / Deg.100002101102110103200112201纯SEMXRDUV-visSPVFTIRUV-vis3004005006007008000.00.10.20.30.40.50.6 Abs. / a.u.Wavelength / nmZn0.95Mn0.05O nanorodsZnO nanorods吸光范围向可见光区扩展SEMXRDUV-visSPVFTIRSPV0.00.51.01.52.02.53.0 ZnO nanorods Zn0.99Mn0.01O Zn0.97Mn0.03O Zn0.95Mn0.05O Photovoltage / mv300

6、4005006007008000306090120150180 Phase / Deg.Wavelength / nm负向的光伏响应信号 扩展ZnO的光响应范围 SEMXRDUV-visSPVFTIRFTIR010002000300040005060708090100110 ZnO nanorods Zn0.95Mn0.05O % TWavenumber/ cm-15032358534154813803340红移-OHH2OCO2C=O ZnO 无MnxOY特征峰609cm-1）uUV-vis分光光度计检测催化降解后溶液样品在室温下吸收，选择波长为茜素红最大吸收峰522nm 1. 课题背景2.

7、 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论可见光降解茜素红20 mg/ L ）样品茜素红超声暗态搅拌500W氙灯 滤光片1. 课题背景2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论0204060801001200.20.40.60.81.0 blank ZnO nanorods Zn0.99Mn0.01O Zn0.97Mn0.03O Zn0.95Mn0.05O C/C0Irridiation/min10%20%66%83%可见光降解茜素红20 mg/ L ）1. 课题背景2. 实验制备3. 样品表征4. 光催化性能5. 结论 运用一种成熟的水热合成方法合成 了ZnO和掺杂Mn2+纳米晶体 由扫描电镜图可看出形貌成棒状，有部分聚集 由漫反射吸收和表面光电压的结果，可以看到Mn2+的掺杂使 ZnO对光的吸收扩展到了在可见光500-600nm 对比未掺杂和掺杂ZnO的光催化性能，单纯ZnO在可见光区几乎无催化降解作用，而掺杂5%Mn2+的Zn0.95Mn0.05