1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

半导体光催化技术作为一种高效、绿色的具有广阔应用前景的水处理技术，日益受到人们的重视^[1,2]。在诸多半导体光催化材料中，纳米 zno 由于其效率高、能耗低、成本低、应用范围广以及二次污染少等特点^[3]，并且由于尺寸处于原子团簇和宏观微粒间，具备纳米材料特有的表面效应、体积效应以及量子限域效应等很多体材料不具备的性质，展现出众多特性，例如荧光性、压电性、良好的导热性和热稳定性等，在光催化剂和场发射器等方面具有应用潜力，成为目前纳米材料领域的研究焦点。但纳米 zno 的光催化活性受到光生电子与空穴的高复合率^[3,4]、较低可见光的利用率、易团聚等因素的制约。光催化技术又称光触媒,是指一种在光的照射下,自身不起变化,但是可以促进物质的化学反应,光催化是利用自然光能转化为化学反应所需的能量来产生催化剂,使得周围的氧和水分子被激发成游离的氧化离子。光催化的应用主要有污水处理、空气净化、光催化氧化能力、光致超亲水性、抗菌、除霉、除臭等。其中污水处理和空气净化应用前景较好且应用范围较广。半导体纳米材料的光催化,以太阳光为光源,常温下反应,具有较普遍的适用性。由于其在环境保护方面的优势,其推广空间十分广泛,因此如何提高其光催化活性是人们普遍关心的问题。

几种实验室常用的纳米zno合成方法有凝胶一溶胶法（低温溶液法），水热法，等。凝胶一溶胶法主要原理是利用金属无机盐为前驱物，低温条件下，在有机溶剂或水中发生水解及缩合反应，生成溶胶后，经过滤等过程转变成具有网络结构的凝胶，最后凝胶经热处理，即可获得固体纳米材料。采用sol-gel法合成纳米材料具有反应条件温和、操作简单以及反应温度低等优点受到重点研究。yang等^[5]制备了zno纳米颗粒，系统研究了表面活性剂和ph值对纳米粒子平均尺寸和形貌的影响。xu^[6]等利用溶胶一凝胶法在玻璃基底上制备纳米zno薄膜，研究表明薄膜结晶质量随着膜厚的增加而增大。水热法是指在密闭反应容器中，以水为反应媒介，通过加热使得反应体系产生高压，从而发生化学反应合成纳米材料的一种方法。水热法具备原料廉价易得、产物纯度高、产率高等优点。自2003年vayssieres^[5]首次采用水热法合成zno纳米棒阵列以来，水热法合成zno纳米线/棒阵列的工艺被广泛采用并得到开发，^[8]近年来在多种基底上采用水热法可控制备高质量zno纳米线/棒阵列受到重点的关注。chen等^[7]采用氨水、六次甲基四胺以及六水合硝酸锌作为原料，在8小时内生长了长度20 μm且高度有序的zno纳米线阵列。此方法的关键在于控制氨水浓度，适当增加氨水浓度能促进zno纳米线生长。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

在受光激发的过程中，存在zno存在量子效率低以及光腐蚀严重等缺点和问题，限制了其在光催化领域的应用。为了提高zno纳米阵列材料的光催化性能，本课题研究的主要内容是：以硝酸锌和六亚甲基四胺为原料，制备出zno纳米棒阵列，合成具有较高光催化活性的石墨烯/zno纳米棒复合材料，并对其在不同条件下的光催化性能进行研究。

拟采用的研究途径：

1 采用低温溶液法在钛基底上制备出zno纳米棒阵列；