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在半导体的光催化应用领域,通过掺杂、复合、修饰等手段来提升材料的性能是非常有效的策略。本文以水热法制备ZnO纳米材料,通过La元素掺杂、ZnS复合、形貌改良等多种途径提高ZnO基复合光催化剂的光催化性能,并研究了ZnO/ZnS复合光催化剂的催化机制。论文主要分为以下几个部分:1.研究了 ZnO纳米棒的结构特性受La掺杂浓度的影响。ZnO纳米棒的直径随着La掺杂浓度的增加而增大,但当掺杂浓度达到2.0%时,ZnO晶体质量下降。同时,La掺杂浓度为1.5%的ZnO纳米棒的紫外-可见吸光度最优,光催化性能最好。La元素掺杂提高了 ZnO晶体的缺陷浓度和载流子浓度,从而提升了ZnO纳米棒的光催化性能。2.研究ZnO/ZnS基复合光催化剂中光生载流子转移机理。ZnO/ZnS复合材料系列样品由两步法制备。首先,二氧化硅衬底上生长的ZnO纳米棒通过水热法制备,然后将通过原位硫化获得ZnO/ZnS异质结。探究硫化时间对ZnO/ZnS基复合材料性能的影响。样品的紫外-可见吸光度随着硫化时间的增加呈现出先增大后减小的趋势。硫化时间为60分钟的复合光催化剂是紫外-可见吸光度最好的样品,其光催化性能也最好。然后研究了 ZnO/ZnS基复合材料中的光生载流子转移机制。由于ZnS的费米能级高于ZnO,ZnS中的电子在形成异质结时会转移到ZnO上,从而在ZnS与ZnO之间构建内建电场。通常,ZnO/ZnS异质结中的光生载流子转移机制遵循Z型机制。然而,当La元素以1.5%的浓度掺杂时,ZnO的费米能级增加并高于ZnS的费米能级。ZnO中的电子转移到ZnS,在异质结中形成从ZnO到ZnS的新的内置电场,其方向与未掺杂的ZnO/ZnS复合样品相反。然后复合材料中的光生载流子转移机制变为Ⅱ型。因此,可以通过La掺杂浓度实现调整ZnO/ZnS基复合材料中的光生载流子转移机制。3.采用水热法一步合成ZnO/ZnS微球。通过添加乙二醇作为软模板调控ZnO的形貌结构,获得高比表面积的ZnO/ZnS微球复合材料。随着硫化程度的增加,复合样品的光致激发光谱降低,当ZnO/ZnS样品的激发强度降到最低时,光催化性最好。然后研究了 ZnO/ZnS基微球的复合材料载流子转移机制和界面效应。由于ZnO/ZnS微球在连接处具有低的界面电阻,电子迁移阻力小,随后光激发电子按照Z型机制转移至材料表面参与光催化反应。结果表明ZnO/ZnS微球对MB溶液有着优异的表现,甚至可以做到完全降解。