GaN-ZnO復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，引起人們的廣泛關注和研究。氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)作為兩個典型的直接寬帶隙半導體，都具有纖鋅礦結構，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用前景。
　　本課題以GaN和ZnO納米材料為研究對象，通過GaN/ZnO復合體的制備、表征和光催化性能研究，探索 GaN/ZnO復合體的光催化增強機制，通過制備GaN/ZnO復合體達到提高

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復合體的微結構、形貌、成分和發(fā)光特性。結果表明：GaN/ZnO復合體由纖鋅礦的GaN和ZnO結合而成。具有顆粒狀的GaN和短棒狀的ZnO之間形成了復合結構，

3、觀察到兩種材料之間存在異質結結構。GaN與ZnO復合后使得發(fā)光峰值減弱，GaN/ZnO復合體中配比為1:2時發(fā)光峰峰值達到最弱，說明GaN與ZnO形成異質結后抑制了光生電子-空穴的復合。
　　(2)以6種不同組成比例的GaN/ZnO復合體作為光催化劑，分別在白光、紫外光和可見光下對其光催化降解亞甲基藍的性能進行測試。研究組成比例對GaN/ZnO復合體光催化性能的影響。結果表明：GaN/ZnO復合體相比于未經(jīng)復合的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一致。基于一級反應動力學方程分析，當GaN/ZnO復合體中GaN和ZnO組成比例為1:2時，光催化性能達到最佳，其反應速率常數(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比，發(fā)現(xiàn)紫外光在整個光催化反應過程中起主導作用。
　　本研究將GaN和ZnO納米材料制備成GaN/ZnO復合體，在一定程度上提高了其光催化性能