关键词:
纳米半导体材料
纳米复合材料
原位聚合法
溶胶—凝胶法
合成
表征
光催化性能
电磁学性能
摘要:
由于具有优异的光学、电学和磁学等性质,近年来,对纳米半导体材料的研究日益受到人们的广泛关注。本论文分别采用原位聚合法及溶胶—凝胶法,成功合成了几种新型的纳米半导体材料及其复合材料(PANI/CoFe2O4纳米复合材料、TiO2/CoFeO纳米复合材料和Fe3+及S-N共掺杂纳米TiO2光催剂),并对其结构、形貌和电学、磁学、光学等方面的性能进行了研究。 本论文主要由以下三个方面组成: 1.采用原位聚合法,成功合成了导电聚苯胺/CoFeO纳米复合材料。通过各测试手段对复合材料的形貌、结构、及其电磁学性能进行了研究,结果表明:PANI/CoFeO纳米复合材料中,CoFeO以25 nm左右的粒子分散于聚苯胺基体中;PANI与CoFe2O4之间存在化学键合作用,正是这种作用使复合物热稳定性得以提高;复合材料同时具有导电性和磁性能,其导电率随CoFe2O4含量增加而降低,而饱和磁化强度随之升高。 2.采用溶胶—凝胶法,成功合成了磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合材料。通过各测试手段对复合材料的结构、磁学及光学的性能进行了研究,结果表明:该纳米复合材料呈核壳结构,其中的TiO2为锐钛矿结构;复合材料的饱和磁化强度虽然稍弱于纯CoFe2O4纳米材料的,但其矫顽力则优于CoFe2O4的;与TiO2相比,复合材料对光的吸收拓展到了整个紫外-可见区,且吸收强度大大增强,对染料废水光催化降解的模拟研究表明,该复合材料在6 h可以使亚甲基蓝染料溶液的脱色率接近100 %,且重复使用3次时染料溶液的脱色率仍能保持在90%,该性能明显优于纯TiO2的。 3.采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Fe3+及S-N掺杂量的纳米TiO2光催化剂(Fe3+/S-N/TiO2),利用TEM、XRD、UV-Vis等技术对其形貌、结构进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型,研究了在紫外光和太阳光下,Fe3+及S-N掺杂量对其光催化活性的影响。结果表明,共掺杂催化剂活性高于未掺杂和单掺杂催化剂;当共掺杂光催化剂含0.5% Fe3+( Fe3+与TiO2摩尔比)、10% S-N (S-N与TiO2质量比)焙烧温度在400℃时,具有较高的光催化活性。