（Ga_(1-x)Zn_x）（N_(1-x)O_x）固溶体薄膜制备及其光解水活性研究

【摘要】随着现代工业的快速发展，人们对能源的需求持续增加，然而传统能源储量有限，因此对新能源的开发和利用成为人们亟待解决的一个问题。太阳能有着分布广泛、取之不尽、用之不竭等优点，是一种能很好满足人类能源需求的新能源，而氢能是一种无污染、易储存且燃烧热值高的二次能源，因此将太阳能转化为氢能成为了一种很有前景的太阳能利用方式。自1972年Fujishima和Honda报导了利用半导体作为光电极分解水制取氢气的现象后，先后有上百种光解水催化剂相继被发现，然而它们当中绝大多数的光吸收范围仅在紫外区，不能对太阳光进行良好的利用。(Ga1-xZnx)(N1-xOx)固溶体是一种很好的光解水催化剂，其导带是由Ga的4s轨道和4p轨道构成，而价带是由Zn的3d轨道、O的2p轨道和N的2p轨道构成，因为p轨道和d轨道的排斥作用会使得价带顶有一定的提升，从而减小了固溶体的带隙，使得固溶体对可见光也有一定的吸收，在催化剂表面沉积了合适的助催化剂后，催化剂的催化性能会得到成倍的提升。本论文中采用了刮涂法在石英玻璃板上制备了(Ga1-xZnx)(N1-xOx)固溶体薄膜，探索其最佳生长条件，随后在其上进行了Rh-Cr2O3核壳结构助催化剂的生长，最后对两种薄膜进行了相关数据表征和光解水制氢测试。具体工作如下：(1)采用Zn(NO3)2和Ga(NO3)3为前驱物，用丙二醇作为溶剂，通过刮涂法将浆料涂在石英玻璃板上，高温氮化形成(Ga1-xZnx)(N1-xOx)固溶体薄膜。相对于传统的粉末光解水催化剂，本文中制得的固溶体薄膜更加易于回收，不会残留在水中，达到了环保并节约成本的目的。(2)通过对不同比例前驱物和不同氮化温度得到固溶体的表征发现，前驱物和反应温度都会对固溶体产生影响，其中以前驱物原子比Zn:Ga=1:1，反应温度为850℃的条件制得的固溶体光吸收特性最为良好，吸收边达到415nm，EDS和FESEM测试表明，这种条件下制得的固溶体成分为(Ga0.93Zn0.07)(N0.93O0.07)，固溶体颗粒大小为50—100nm，薄膜厚度约15μm，其光解水的催化活性为2.2μmol/h。(3)为了进一步提高催化活性，我们在固溶体表面沉积了Rh-Cr2O3核壳结构的助催化剂。当沉积3个循环Rh和4hCr2O3时，催化剂的催化活性达到最大，为12.5μmol/h。通过HRTEM图我们可以看到，Rh核大小为3—5nm，Cr2O3壳的厚度约为2—3nm。对同一样品进行多次测试，其催化活性无明显下降，说明样品具有较高的稳定性。
【作者】吴迪；
【导师】杨海滨；
【作者基本信息】吉林大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】光解水制氢；(Ga1-xZnx)(N1-xOx)固溶体；助催化剂；核壳结构；

【参考文献】
[1]崔璐.基于D-InSAR技术监测矿区地面沉降变形的研究[D].长安大学,农业资源利用（专业学位）,2013,硕士.
[2]陈银铭.基于搭配的现代汉语两词结构独立使用研究[D].安徽大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[3]朱佳君.抗遮挡视频多目标检测及跟踪算法研究[D].华东师范大学,计算机软件理论,2013,硕士.
[4]苗伍君.宫沢賢治における農民に对する救济思想[D].内蒙古大学,日语语言文学,2014,硕士.
[5]邹巍巍.分层教学在高中数学中的实践研究[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[6]张慧.基于Lyot滤波器的石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器研究[D].湖南大学,2012.
[7]杨慧.扎根理论视角下体育专业大学生课程考试舞弊与学习拖延研究[D].湖南师范大学,体育人文社会学,2014,硕士.
[8]刘晶晶.农业企业非系统性风险识别、测度与防范研究[D].山东财经大学,会计学,2012,硕士.
[9]张娜.辽宁省装备制造业产业竞争力与经营效率协调性评价研究[D].辽宁工程技术大学,产业经济学,2012,硕士.
[10]王笃祥.对抗与融合—中国当代青年艺术研究[D].山东师范大学,艺术学,2013,硕士.
[11]刘玲.教师职业认同与工作满意度、职业倦怠的关系研究[D].安徽大学,高等教育学,2014,硕士.
[12]胡雪英.全面质量管理（TQM）在内部审计项目中的应用研究[D].西安建筑科技大学,工商管理,2013,硕士.
[13]张文波.巨噬细胞刺激蛋白及其受体酪氨酸激酶RON在慢性阻塞性肺疾病患者中的表达及意义[D].川北医学院,内科学,2014,硕士.
[14]赵彩亮.萘酚喹衍生物的筛选与药效评价[D].大理学院,病原生物学,2013,硕士.
[15]韩奕.基于行为分析的恶意代码检测与评估研究[D].北京交通大学,2014.
[16]张艳萍.基于原住民权益的沙溪古镇旅游发展模式研究[D].首都师范大学,旅游管理,2014,硕士.
[17]李晓霞.海洋霉菌产抗癌药物灰绿霉素A合成相关的聚酮合酶基因的克隆及功能分析[D].华东理工大学,药学,2014,硕士.
[18]利胜.铁基氧化物功能纳米材料的制备与性能研究[D].内蒙古师范大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[19]候慧超.布谷鸟优化算法改进及与粒子群算法融合研究[D].渤海大学,运筹学与控制论,2014,硕士.
[20]郝玲.关于《纪之川》中家庭传统的考察[D].辽宁大学,日语语言文学,2012,硕士.
[21]胡明.光学曲面在线测量系统研究[D].吉林大学,机械工程,2014,硕士.
[22]刘奎.基于模式的PIM到PSM模型变换方法的研究[D].合肥工业大学,2005.
[23]喻磊.高温热管在疏导式热防护结构中应用的机理研究[D].国防科学技术大学,工程热物理,2012,硕士.
[24]蒋磊磊.电动汽车应急充电用非接触双向谐振变换器的研究[D].南京航空航天大学,电机与电器,2013,硕士.
[25]陈昉晗.上海高校学生在国际学术交流领域的语言使用及语言态度调查[D].上海外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[26]方思璇.公共空间的私密性研究[D].吉林艺术学院,设计艺术学,2012,硕士.
[27]闫亦贵.资源型城市可持续发展问题研究[D].吉林大学,国民经济学,2004,硕士.
[28]郭慧金.基于信息与沟通视角的公立医院全面预算管理研究[D].新疆财经大学,会计学,2013,硕士.
[29]张沛,吴潇雨,和敬涵.大数据技术在主动配电网中的应用综述[J].电力建设,2015,01:52-59.
[30]袁媛.文化基因视角下太原旧城区历史街区保护与更新研究[D].西安建筑科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[31]盛冠忠,张奇鹏,楼永平,俞海峰,蒋少军.应用模糊正交法优化桑皮纤维脱胶工艺参数[J].中国麻业科学,2013,01:33-37.
[32]郑丹妮.“带病投保”罪与非罪的界限——《刑法》第198条与《保险法》第16条的关系解读[J].中山大学研究生学刊(社会科学版),2014,02:163-177.
[33]张林,阎恩荣,魏海霞,刘新圣,沈维.藏东南色季拉山林线过渡带7种灌木植物的叶氮回收潜力[J].植物生态学报,2014,12:1325-1332.
[34]武岳.矛盾修辞的主观性研究[D].西南大学,英语语言文学,2013,硕士.
[35]刘永磊.河南省本科院校公共体育篮球选项课教学现状与对策研究[D].西安体育学院,体育教学,2013,硕士.
[36]孔菲.卤键层层组装：新的高分子的合成和多层膜的溶解性规律[D].吉林大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[37]徐艳萍.分析诗歌中的变异和突出[D].西安电子科技大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[38]王哲,杨林,杨群.论客户智能在企业中的应用[J].物流技术,2004,09:35-37.
[39]赵娟.特殊减轻处罚制度研究[D].华侨大学,刑法学,2014,硕士.
[40]李鹏.草炭对土壤理化性状及烟叶品质的影响[D].湖南农业大学,作物,2012,硕士.
[41]张文.低成本Q345宽厚钢板生产工艺研究与应用[D].东北大学,材料加工工程,2010,硕士.
[42]罗波.高职大学生不良情绪现状调查及其与成就动机、自我效能关系研究[D].湖南师范大学,基础心理学,2013,硕士.
[43]童超.14-3-3θ在乳腺癌中的表达、对患者预后及对乳腺癌细胞恶性生物学行为的影响[D].第四军医大学,外科学,2013,硕士.
[44]冒维华.S集团公司财务共享服务中心构建研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[45]吴忠铭,梅满海.概论眼镜[J].中国眼镜科技杂志.1993(02)
[46]张宇翔,杨冬,张宏科.P2P网络中Churn问题研究[J].软件学报,2009,05:1362-1376.
[47]单保华.MicroRNA-208b调控血管平滑肌细胞向成骨样细胞分化的研究[D].郑州大学,外科学,2013,硕士.
[48]徐菱.现代生产物流成套设备系统管理与监控的关键技术研究[D].西南交通大学,2006.
[49]徐燕霞.BMP15、FGF8b对绵羊卵母细胞体外成熟及早期胚胎发育影响的初步研究[D].甘肃农业大学,发育生物学,2013,硕士.
[50]熊欣.企业设备综合管理系统的设计与实现[D].云南大学,软件工程,2012,硕士.