GaN-ZnO復(fù)合體的制備及其光催化性能.pdf

1、光催化作為處理廢水的一種重要手段，以其高效、低成本和不帶來新的污染等優(yōu)點(diǎn)，引起人們的廣泛關(guān)注和研究。氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)作為兩個(gè)典型的直接寬帶隙半導(dǎo)體，都具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并且禁帶寬度接近。這些優(yōu)良的特性使其在光催化方面具備一定的應(yīng)用前景。
　　本課題以GaN和ZnO納米材料為研究對(duì)象，通過GaN/ZnO復(fù)合體的制備、表征和光催化性能研究，探索 GaN/ZnO復(fù)合體的光催化增強(qiáng)機(jī)制，通過制備GaN/ZnO復(fù)合體達(dá)到提高

2、材料的光催化性能的目的，具體包括以下方面：
　　(1)采用溶膠凝膠法制備GaN粉末后，通過固相法制備出GaN/ZnO復(fù)合體。采用X射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜(EDS)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)和光致發(fā)光光譜(PL)，表征GaN/ZnO復(fù)合體的微結(jié)構(gòu)、形貌、成分和發(fā)光特性。結(jié)果表明：GaN/ZnO復(fù)合體由纖鋅礦的GaN和ZnO結(jié)合而成。具有顆粒狀的GaN和短棒狀的ZnO之間形成了復(fù)合結(jié)構(gòu)，

3、觀察到兩種材料之間存在異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。GaN與ZnO復(fù)合后使得發(fā)光峰值減弱，GaN/ZnO復(fù)合體中配比為1:2時(shí)發(fā)光峰峰值達(dá)到最弱，說明GaN與ZnO形成異質(zhì)結(jié)后抑制了光生電子-空穴的復(fù)合。
　　(2)以6種不同組成比例的GaN/ZnO復(fù)合體作為光催化劑，分別在白光、紫外光和可見光下對(duì)其光催化降解亞甲基藍(lán)的性能進(jìn)行測(cè)試。研究組成比例對(duì)GaN/ZnO復(fù)合體光催化性能的影響。結(jié)果表明：GaN/ZnO復(fù)合體相比于未經(jīng)復(fù)合的GaN粉末和ZnO

4、粉末，光催化性能得到了明顯的提高。白光和紫外光下光催化性能的變化趨勢(shì)一致?；谝患?jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程分析，當(dāng)GaN/ZnO復(fù)合體中GaN和ZnO組成比例為1:2時(shí)，光催化性能達(dá)到最佳，其反應(yīng)速率常數(shù)k值在白光和紫外光下分別為0.11072min-1和0.12843min-1。通過可見光與紫外光對(duì)比，發(fā)現(xiàn)紫外光在整個(gè)光催化反應(yīng)過程中起主導(dǎo)作用。
　　本研究將GaN和ZnO納米材料制備成GaN/ZnO復(fù)合體，在一定程度上提高了其光催化性能