基于 ZnO 纳米棒构筑的反蛋白石结构光子晶体薄膜合成及光催化性能研究任务书

 2022-01-13 09:01

全文总字数:1773字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

反蛋白石结构作为一种典型的等级孔光子晶体结构,具有比表面积高、孔道连续贯通、组分易调等特点,同时可实现对入射光的折射、多重散射等有效操控。另外,在光催化过程中大孔的存在同时可产生多重散射效果有利于加深入射光的传输深度,延长光传播距离,提高光催化剂对光的捕获效率。最后,该结构所特有的等级孔特性及光子晶体所特有的慢光子效应可以有效提高光催化剂对太阳光的利用效率从而有效提高其光催化性能,因此受到了越来越多的关注和研究。 然而,目前所制备的反蛋白石结构光子晶体多为纳米颗粒构筑,虽然在太阳光利用效率方面,已经有了质的提高,但由于纳米颗粒尺寸较小,光生载流子在传输过程中,晶界的存在很容易成为光生电子-空穴的复合中心,阻碍了光生载流子的分离。针对于现阶段研究发现,光生载流子在ns 尺度上复合率高达90%,导致其能源转换效率低。因此,本课题设计并合成新型一维氧化锌纳米棒为单元构筑的反蛋白石结构光子晶体,同时将并选取助催化剂Pt/石墨相氮化碳g-C3N4等与之复合,通过调控材料形貌、担载量、尺寸等结构进而优化复合材料光催化性能。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年内英文文献不少于3篇),完成开题报告;

2. 探究ZnO 纳米棒构筑的反蛋白石结构光子晶体的制备;

3. 探究复合C3N4或Pt@ZnO 纳米棒构筑的复合反蛋白石结构光子晶体的制备方法;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,制备纳米棒构筑的反蛋白石结构光子晶体。

第7-10周:与C3N4/Pt进行复合,研究复合材料的结构表征及光催化性能测试。

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4. 主要参考文献

1. Baba, Toshihiko. Slow light in photonic crystals[J]. Nature Photonics, 2008, 2(8):465-473

2. Liu J ,Jin J , Li Y , et al. Tracing the slow photon effect in a ZnO inverse opal film for photocatalytic activity enhancement[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2(14):5051

3. Park T J ,Pawar R C , Kang S , et al. Ultra-thin coating of g-C3N4 on an aligned ZnO nanorod film for rapid charge separation and improved photodegradation performance[J]. Rsc Advances, 2016, 6(92): 89944-89952

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