通过热效应对ZnOTiO2复合纳米片施加压电效应从而提高光催化效率

1、目目 录录总结展望总结展望实验方法实验方法结果讨论结果讨论背景简介背景简介背景简介背景简介光催化材料简介与发展光催化材料简介与发展光催化材料简介与发展光催化材料简介与发展能源危机光催化材料简介与发展光催化材料简介与发展光催化分解水制氢？转化转化H2燃烧燃烧 无污染，无无污染，无COCO2 2条件：条件：导带电位价带电位带隙1.23 eV位置适中TiO2：强氧化还原能力、高稳定性、低价格、易获取；强氧化还原能力、高稳定性、低价格、易获取；研研究最早、报道最多、较广泛究最早、报道最多、较广泛3.2eV3.2eV宽带隙，宽带隙，可见可见光和红外区域活性光和红外区域活性受限；受限；光生电子和空穴重组，

2、光催化效率光生电子和空穴重组，光催化效率较低较低高效分离半导体中的电子空穴对高效分离半导体中的电子空穴对（压电效应）（压电效应）ZnO压电半导体压电半导体：电导率更高、提供压电极化和电荷传输性质电导率更高、提供压电极化和电荷传输性质之间的平衡之间的平衡铁电材料：铁电材料：提供分离光生电子空穴对的驱动力、提高光提供分离光生电子空穴对的驱动力、提高光化学反应性；化学反应性；宽的带隙和低导电性，与绝缘体相同宽的带隙和低导电性，与绝缘体相同由于纳米结构尺寸小，光生电子空穴对容易到达催化材料表面而实现催化分解。实验方法实验方法基本思路与实验步骤基本思路与实验步骤基本思路通过烧结和冷却可在纳米片中引起各向

3、异性应变。因此，ZnO单晶纳米片的压电可以用作驱动力，通过ZnO/TiO2 异质结 界面的带结构有效地促进光生载流子的分离。通过以不同的方法从高温冷却复合光催化材料，由于两种材料的热膨胀系数不相同，所以通过控制热处理冷却来调节产生压电势，从而促进光催化。 实验方法实验方法0.2-1.0M醋酸锌和0.3-1.0M TB的水溶液培养培养9595烘箱、烘箱、3 3小时小时溶液离心离心沉淀物去离子水、乙醇去离子水、乙醇洗涤洗涤 60 60、4 4小时小时干燥干燥ZnO纳米片醋酸锌化学式Zn（CO2CH3）22H2OTB三（羟甲基）氨基甲烷（C4H11NO3） 实验方法实验方法0.15mL DI 水剧烈

4、磁力搅拌剧烈磁力搅拌10mL10mL乙醇乙醇溶液10.5gZnO纳米片、0.15mL钛酸四丁酯溶液210mL10mL乙醇乙醇分散分散混合混合搅拌搅拌1 1小时小时溶液3离心离心产物乙醇洗涤乙醇洗涤6060下、下、4 4小时小时干燥干燥ZnO/TiO2前驱体DI水去离子水 钛酸四丁酯C16H36O4Ti 实验方法实验方法马弗炉烧结马弗炉烧结 450450、2 2小时小时ZnO / TiO2前驱体室室 温温TZO-1TZO-2空空 气气冰冰液液 氮氮TZO-3TZO-4 200200烘箱中，烘箱中，再次烧结再次烧结1212小时小时自然冷却至室温自然冷却至室温TZO-5在在X射线衍射光谱仪：射线衍射

5、光谱仪：记录粉末的XRD图案；He-Cd激光器：激光器：Micro-PL研究；发射扫描电子显微镜：发射扫描电子显微镜：表征合成样品的形；能量分散光谱分析仪：能量分散光谱分析仪：分析ZnO / TiO2的组成，此附着于SEM；FEI TECNAI F20显微镜：显微镜：透射电子显微镜图像；ESCALAB 250仪：仪：X射线光电子能谱；紫外可见分光光度计：紫外可见分光光度计：UV-vis-NIR漫反射光谱；具导电具导电AFM系统反光学灵敏度的导电系统反光学灵敏度的导电Pt涂覆的涂覆的AFM探针：探针：表征压电纳米发生器的性能。 实验方法实验方法结果讨论结果讨论表征结果分析表征结果分析（a）TiO

6、2和ZnO / TiO2样品的XRD图谱 实验方法实验方法ZnO / TiO2样品结构和形貌（b b，c c，d d）: :ZnO / TiOZnO / TiO2 2样品样品单晶单晶的的SEMSEM图像和元素的密度分布图图像和元素的密度分布图（e1，e2）:不同放大倍数的不同放大倍数的ZnO / TiO2复合样品的复合样品的TEM图像图像; （e3）:ZnO / TiO2混合样品的混合样品的HRTEM（高分辨率透射电镜）图像（高分辨率透射电镜）图像 实验方法实验方法复合样品的XRD1-4:1-4:是产生压变程度增大，是产生压变程度增大，4-5:4-5:压变方向可能发生改变压变方向可能发生改变

7、实验方法实验方法复合样品的UV和PL光谱TiOTiO2 2的吸收峰：的吸收峰：TiOTiO2 2负载在负载在ZnOZnO上。上。PLPL图图TZOTZO有着明显的移动：有着明显的移动：1-41-4；4-54-5在不同冷却状态下产生了不同的应变；在不同冷却状态下产生了不同的应变；综合来说，综合来说，ZnO/TiOZnO/TiO2 2异质结表面的能带结构可以通过不断异质结表面的能带结构可以通过不断地改变冷却状态来调节残余应力。地改变冷却状态来调节残余应力。MO和MB的光催化降解时间关系图通过压电效应改善了电子空穴有效分离，进一步提高了光催化性能。总结展望总结展望实验总结及未来展望实验总结及未来展望总结：基于压电半导体的纳米复合光催化材料，压电持续增强的光催化；热膨胀系数不同，热处理冷却来获得复合纳米材料；ZnO压电材料来调节产生压电势；调节杂化结构中的残余应变，光催化性能显着提高20；压电效应作用、异质结作用。展望：压电效应增强光催化剂将为高性能光催化应用提供一种策略。此外，它扩大了压电电子的范围，并扩展了其在柔性电子，柔性光电子和界面领域的潜在应用。THANK YOU压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。异质结：异质结：两种不同的半导体相接触所形成的界面区