應用表面敏化增強氧化鋅奈纖光催化與氣體感應特性

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Title:	應用表面敏化增強氧化鋅奈纖光催化與氣體感應特性
Authors:	陳邦旭
Contributors:	化材系
Keywords:	靜電紡絲、奈米纖維、氧化鋅: 銦、田口法、氣體感測
Date:	2022-10
Issue Date:	2022-11-24 16:43:19 (UTC+8)
Abstract:	本研究中係利用製程簡單且成份調控多樣的靜電紡絲技術製作敏化奈米纖維陶瓷材料。所形成奈米纖維顯示出平滑的表面、優秀高寬比和高表面積，研究中主要材料是氧化鋅(ZnO)。在本研究中，係通過從水/乙醇溶液中靜電紡絲聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone， PVP)/醋酸鋅，產生初紡奈米纖維。然後經過煅燒以去除 PVP 與溶劑來製備ZnO奈米纖維。此研究使用田口法以確定靜電紡絲纖維直徑的優化及其尺寸分佈值。 PVP 濃度、施加的電壓、流速、及針尖到收集器的距離。在假設無因子交互作用的情況下，選擇了正交陣列的L9進行實驗設計，從而進行了9次最佳化試驗，並進行了對最佳條件確認實驗。利用掃描式電子顯微鏡觀測不同參數設置對煅燒過後之ZnO奈米纖維表面形貌影響，經由SEM觀察可發現在PVP-10%濃度時其奈米纖維分布均勻，纖維平均直徑可達101.8 nm，同時利用X光繖射分析針對ZnO奈米纖維進行量測，根據粉末繖射光譜圖鑑定不同溫度對其結晶性之影響，並通過Scherrer公式得到ZnO奈米纖維之晶粒尺寸，可觀察出其經過煅燒溫度越高，晶粒尺寸越大。在煅燒溫度800℃下，晶粒尺寸平均可達到44 nm。同時利用拉曼光譜儀和紅外線光譜儀研究煅燒後的ZnO奈米纖維的缺陷和光學性能。後續再對不同溶劑比例摻入銦原子、不同煅燒溫度及不同摻雜比例進行比表面積大小之量測，觀察出比表面積隨著煅燒溫度提升而減少約3倍。而在相同煅燒溫度下，隨著摻雜濃度提高逐漸增加，摻雜濃度到達15 %時，比表面積會提升至ZnO奈米纖維的3倍之多。此一特性暗示了備具有表面活性的ZnO:In奈米纖維可用於氣敏感材或藉由可見光照射下增強有機物光催化特性來去降解機污染物。
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