金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備、微分析及應(yīng)用研究.pdf

1、本論文以氧化鋅稀磁半導(dǎo)體和納米二氧化鈦光催化劑材料為研究對(duì)象，針對(duì)目前這一領(lǐng)域需要解決的一些問題，將表面微分析技術(shù)應(yīng)用于它們的研究。一方面，探求了制備條件與材料組成、微結(jié)構(gòu)、形貌以及性能的關(guān)系；另一方面，研究了載體、外加磁場(chǎng)等對(duì)納米二氧化鈦光催化性質(zhì)的影響，并成功制備了具有實(shí)際應(yīng)用前景的新型陽離子聚丙烯酰胺/TiO2復(fù)合絮凝劑。
　　 全文共分為以下6個(gè)部分。
　　 第1章為緒論部分，針對(duì)功能金屬氧化物半導(dǎo)體材料的光催化

2、和稀磁特性，介紹了金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法、研究進(jìn)展及微區(qū)分析技術(shù)，同時(shí)展望了其應(yīng)用前景。
　　 第2章利用表面微區(qū)分析方法系統(tǒng)研究了摻雜元素對(duì)氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體結(jié)晶生長(zhǎng)的影響。通過水熱法制備了不同過渡金屬摻雜的ZnO基稀磁半導(dǎo)體晶體，利用掃描電子顯微鏡（SEM）及X射線能譜儀（XR.EDS）對(duì)合成晶體的微觀形貌、表面及內(nèi)部剖面摻雜元素的相對(duì)含量和分布進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)過渡金屬摻雜離子影響ZnO晶體的生長(zhǎng)，摻雜離子的不同

3、其大小、形貌均有所差異，隨晶體形貌不同，顯露面也發(fā)生了相應(yīng)改變。X射線微分析證實(shí)，晶體表面與晶體內(nèi)部摻雜離子分布相對(duì)均勻，Co、Mn離子比Fe、Ni離子容易實(shí)現(xiàn)摻雜，F(xiàn)e、Ni離子不容易或少量的進(jìn)入到晶格中。另外還研究了In離子與過渡金屬共摻雜對(duì)ZnO晶體極性生長(zhǎng)的影響，并從水熱理論探討了晶體生長(zhǎng)的影響因素及機(jī)理。
　　 第3章對(duì)納米二氧化鈦的制備工藝、微結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了研究。本章共分為兩節(jié)。在第一節(jié)中，采用溶膠—凝膠法在玻片上

4、制備了納米TiO2薄膜，并利用掃描探針顯微鏡對(duì)薄膜的微結(jié)構(gòu)、透光率進(jìn)行了分析，結(jié)果表明制備的TiO2薄膜為均勻突起的銳鈦礦型納米TiO2薄膜，同時(shí)探討了微結(jié)構(gòu)同光催化性能的關(guān)系。在第二節(jié)中，主要橫向比較了常規(guī)不同液相制備方法對(duì)納米TiO2粉體的微結(jié)構(gòu)與光催化性能的影響，并從晶體表面結(jié)晶度、晶格缺陷以及TiO2表面羥基分布等方面對(duì)光催化活性差異的原因進(jìn)行了初步探討。
　　 第4章為粉煤灰負(fù)載納米TiO2的微分析及應(yīng)用研究。在本章中

5、，利用XRD，SEM及EDS對(duì)粉煤灰原灰以及水、磁篩選的粉煤灰進(jìn)行了物相、表面微結(jié)構(gòu)及X射線微區(qū)分析的系統(tǒng)研究，對(duì)各種粉煤灰的特征有了較清楚的認(rèn)識(shí)，為粉煤灰的開發(fā)利用提供了有用的信息。在此基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠法在粉煤灰沉珠上負(fù)載了納米TiO2薄膜，探討了其光催化降解性能與載體效應(yīng)之間的關(guān)系。
　　 第5章為了進(jìn)一步提高納米二氧化鈦的光催化性能，研究了磁場(chǎng)對(duì)納米二氧化鈦光催化性能的影響，重點(diǎn)研究了不同磁場(chǎng)強(qiáng)度及固定磁場(chǎng)強(qiáng)度下體系