模板效应下制备ZnO可见光激发光催化剂的初步研究(2)
2.2.3 扫描电子显微镜 18
2.2.4 热重分析 19
2.2.5 紫外可见光谱 20
2.2.6 傅里叶红外光谱 21
第三章 结论 23
致谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
纳米技术是当今世界尖端技术之一，是集凝聚态物理学、胶体化学、配位化学、化学反应动力学、表面和界面化学等学科为一体的交叉科学。世界发达国家近年来一直把纳米材料作为科学研究和技术开发的重点。可以肯定，纳米材料的研究将推动2l世纪的信息技术、生物医学、环境保护、自动化技术及能源科学的发展，就像20世纪的抗生素，集成电路和人造聚合物一样，给人类的生活带来革命性的变化。纳米ZnO作为一种功能材料与普通ZnO相比，显示出许多特殊优异的性能，如压电性、荧光性、无毒和非迁移性，吸收和散射紫外线能力等。随着纳米ZnO应用研究的深入，应用前景令人瞩目。
1.纳米氧化锌的应用
1.1纳米ZnO在光电领域的应用
1.1.1 纳米ZnO用于紫外防护
纳米ZnO与有机紫外线吸收剂相比，具有安全、稳定、可靠的特点。纳米ZnO用作紫外线屏蔽剂，一是用于化妆品，另一是用于纤文材料。纳米ZnO对长波紫外线(UVA，波长320～400nm)和中波紫外线(UVB波长280～320nm)均有屏蔽作用，可用于化妆品的防晒剂。用于纤文屏蔽紫外线ZnO粉，粒径一般小于530nm，以保证在使用介质中具有较好的分散性，我国利用自己研制的纳米ZnO粉，涂覆在丝稠织物上，防紫外线能力达98％以上[1]。日本仓螺公司将ZnO微粉与异形截面的聚酯纤文或长丝掺杂，开发出的防紫外线纤文，这种纤文可用于制造内衣、手术服、浴巾、帐篷等日常用品。日本的可乐丽公司，东洋纺织公司等也竞相推出各自的防紫外线的纤文，另外添加纳米ZnO涂层的玻璃不仅可抗紫外线，用作汽车玻璃和建筑用玻璃，同时耐磨并有抗菌和除臭的功能。
1.1.2 纳米ZnO用于荧光产品
纳米ZnO是一种在低压电子射线下惟一能发光的物质，光色为蓝色和红色。其能隙为3.2eV，对应于387nm的紫外波长．当纳米ZnO粒子受到紫外光照射时，颗粒内产生的光生电子和空穴将快速地扩散到颗粒表面，在表面上引起复杂的光化应，有荧光现象发生。Henglein将之归于“阴离子空位”的生成，Hofman认为是由于被捕获的电子向已被捕获的空穴的复合。陈四海[2]认为是Zn2+作为活性中心在ZnO颗粒表面的吸附造成了荧光。利用ZnO的这一特性可以制备荧光产品。
1.1.3 制备太阳能电池的光阳电极
ZnO纳米晶多孔膜可作为太阳能电池的光阳极材料，提高光电池光阳极的光电转换效率，主要有3种途径：
（1）合适的金属离子掺杂；
（2）使用禁带宽度较窄的半导体材料CdS、PbS或有机染料敏化半导体多孔膜电极；
（3）用导电聚合物聚苯胺或聚吡咯等修饰ZnO纳米晶光阳极，有效地抑制电子的反向转移。Rensmo和Redmond研究了用有机染料敏化ZnO纳米晶多孔膜电极制成光电化学太阳能电池，其光电转换效率分别为2％和0.4％。李卫华[3]等研究了染料RuL (NCS) (L=2,2-bipydine-4,4-dicarboxlic acid)(简写为Dye)，聚吡咯(PPy)敏化ZnO纳米晶电极，其电池光电转换效率为1.3％，填充因子为0.75。当利用五甲川菁敏化ZnO纳米电极 71，ZnO纳米粒径为50 nln时，光电响应区间从短波长区拓宽到可见光与近红外光区，特别是对550～700nm波长光有较强的光电流响应峰．单色光的光电转换率ICPE值为14.3％。实验表明带有羧基的菁染料吸附性、吸光性好，是一类很有发展前途的纳米结构多孔膜电极敏化材料，价格也比RuL (NCS)廉价得多。不过其与太阳光谱的匹配还有待进一步优化。