▎ 摘　　要

以氧化锌(ZnO)为基本材料进行掺杂以及复合所制备材料是光催化剂的典型代表,具有原料易获取、规模化制备以及生产成本低等优势,在环保领域和新能源开发等方面有着重要的应用。本论文研究了锰掺杂ZnO及其与石墨烯复合材料的制备及其性能,主要包括以下三部分工作:(1)以Zn(NO_3)_2·6H_2O为原料,Mn(NO_3)_2·6H_2O为掺杂源,NaOH为沉淀剂,利用共沉淀法和氩气氛退火处理制备了掺杂梯度x分别为0 at%、0.5 at%、1 at%、2 at%、4 at%和8 at%的锰掺杂纳米ZnO(nano-Zn_(1-x)Mn_xO),并采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜仪(SEM)、光致发光光谱仪(PL)和紫外可见光分光光度计(Uv-vis)对其结构和性能进行了表征,结果表明Mn掺杂浓度x为0.5 at%时所诱导的缺陷最多,PL谱中可见发光最强;当浓度x为4 at%~8 at%时,紫外发光最强,可见发光带最弱,有效光生自由电子空穴对数目最多,有利于光催化反应。此外,Uv-vis吸收谱和PL谱均显示所有的Mn掺杂纳米氧化锌增大了氧化锌的带隙,意味着电子和空穴能量更高。(2)以高纯石墨粉为原料,KMnO_4为插层剂,98%浓硫酸为溶剂,采用改进的hummers’法制备了氧化石墨烯(graphene oxide,GO)。并采用拉曼光谱仪(Raman spectrum)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、透射显微镜(TEM)等方法对GO进行了结构和形貌表征。结果表明,石墨粉被成功剥离为单层和少层GO。(3)以Zn(NO_3)_2·6H_2O和GO为原料,Mn(NO_3)_2·6H_2O为掺杂源,NaOH为沉淀剂,利用沉淀法和氩气氛退火处理初步合成了Mn掺杂浓度x分别为0 at%、4 at%和8 at%的ZnO与GO复合材料粉末,接着进行紫外光光还原处理,成功制备出了的Mn掺杂纳米氧化锌/石墨烯(nano-Zn_(1-x)-x Mn_xO/G)复合光催化剂,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜仪(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和紫外可见分光光度计(Uv-vis)等设备对样品进行了结构和性能表征以及光催化活性比较测试。结果显示,nano-Zn_(1-x)-x Mn_xO/G被成功制备出来,相较于nano-ZnO、nano-ZnO/G和nano-Zn_(0.92)Mn_(0.08)O/G,nano-Zn_(0.96)Mn_(0.04)O/G具有更优异的光催化性能,其光催化效率达到100%。