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研究生： 鄭竣宇
Zheng-Jun-Yu
論文名稱： 以水熱法於基板上成長氧化鋅錫材料之研究
Synthesis of zinc tin oxide on substrates by hydrothermal method
指導教授： 陳一塵
I-Chen Chen
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學與工程研究所
Graduate Institute of Materials Science & Engineering
論文出版年： 2016
畢業學年度： 104
語文別： 中文
論文頁數： 62
中文關鍵詞： 水熱法 、氧化鋅 、羅丹明 、錫酸鋅
外文關鍵詞： hydrothermal method, zinc oxide, Rhodamine, zinc tin oxide
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    • 本研究利用水熱法於基板上合成氧化鋅錫 (ZTO)，將含有鋅和錫離子之水溶液，依不同的鋅/錫莫耳比與鹼性礦化劑氫氧化鈉混合後，置於密封壓力釜中，在低溫下，透過在水熱溫度 80°C、水熱反應時間為 2.5 小時的控制長晶條件，讓鋅與錫粒子間充分交互作用，並形成高結晶性的 ZTO 粉末。實驗結果經由 XRD 發現，以Zn/Sn 莫耳比為 1 : 3 條件下，可達到密度最佳的 ZTO 奈米顆粒，由 SEM 照片中觀察到 ZTO 的表面形態呈現立方體，相較於其他條件的產物，不僅顆粒形狀尺寸一致且散佈也較為均勻；拉曼光譜顯示在 538 cm-1 和 676 cm-1 有二個 ZTO 特性峰值，由此可證明此奈米顆粒是含有鈣鈦礦結構的 ZTO奈米晶體，實驗結果由 XRD 發現，以反應時間 2.5 小時 (80 °C, Zn : Sn = 1 : 3 )條件下，可達到結晶性最佳的 ZTO 奈米顆粒；使用羅丹明 (Rhodamine 6G, R6G) 染劑溶液之降解反應作為ZTO顆粒光觸媒活性之測定。

    The precursor powders including Zn and Sn ion in different molar ratios were utilized to synthesize ZnSnO3 (ZTO) with NaOH as a basic mineralizer via hydrothermal method. Under low temperature 80°C and 2.5 hours reaction time, the solution in a sealed autoclave pre-sented to make the Zn and Sn ion precursor reaction. The solution was heated to form highly crystallinity ZTO particles. The crystal structure of experimental results is investigated by X-ray diffraction (XRD). The synthesized nanoparticles with Zn / Sn molar ratios 1 : 3 showed highly crystalline ZTO. From the scanning electron microscopy (SEM) images, the cubic-like shape of ZTO nanoparticles can be observed. The parti-cles were relatively uniform and well-dispersed. The sample showed Raman spectra peak of 538 cm-1 and 676 cm-1 that the ZTO sample had a perovskite structure. The photocatalytic activity of the ZTO was examined using the degradation of Rhodamine as an indicator.

    致謝 I 摘要 II Abstract III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 IX 第一章 緒 論 1 1-1前言 1 1-2研究動機與目的 2 第二章 基本原理及文獻回顧 3 2-1 氧化錫鋅 (ZTO) 簡介 3 2-2 ZTO 之製備方法 4 2-2-1 水熱法 5 2-2-2 溶膠凝膠法 7 2-2-3 共沉法 9 2-2-4 熱蒸鍍法 10 2-3 於基板上成長ZTO顆粒 12 2-4 光觸媒 13 2-4-1 光觸媒介紹 13 2-4-2 光觸媒原理與應用 14 2-4-3 影響光催化效率因子 16 第三章 實驗研究方法與分析儀器 18 3-1 實驗流程 19 3-1-1 基板清洗流程 19 3-1-1 氧化鋅晶種層 20 3-1-2 ZTO顆粒成長 20 3-2 ZTO特性量測 22 3-2-1 場發射掃描式電子顯微鏡 22 3-2-2 紫外光光譜儀 22 3-2-3 X光繞射儀 23 3-2-4 拉曼散射光譜 23 第四章 結果與討論 24 4-1基板對氧化鋅錫奈米顆粒成長的影響 24 4-1-1 表面形貌分析 24 4-1-2成長機制 26 4-2氫氧根離子的濃度對氧化鋅錫成長的影響 28 4-3 反應溫度以及時間對實驗結果的影響 32 4-3-1表面形貌分析 32 4-3-2 X光繞射圖分析 36 4-4 反應物的比例對實驗結果的影響 37 4-4-1 氧化鋅奈米柱製備 38 4-4-2 氧化鋅錫顆粒製備 39 4-4-3 表面形貌分析 41 4-4-4 XRD 繞射分析 42 4-4-5 拉曼光譜分析 43 4-6 氧化鋅錫光催化特性研究 44 第五章 結論 45 參考文獻 46

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