第四章 結果與討論 結果與討論 結果與討論 結果與討論
4.5 重複成長 重複成長 重複成長 重複成長銅 銅 銅 銅摻雜之氧化鋅奈米線 摻雜之氧化鋅奈米線 摻雜之氧化鋅奈米線 摻雜之氧化鋅奈米線
4.5.1 重複成長銅摻雜之氧化鋅奈米線 重複成長銅摻雜之氧化鋅奈米線 重複成長銅摻雜之氧化鋅奈米線 重複成長銅摻雜之氧化鋅奈米線的 的 的 的形貌 形貌 形貌 形貌
透過SEM觀察經過多次酸洗與再次熱退火之奈米線形貌，如圖4.15 所示。在圖4.15 (a) 未經熱退火之黃銅片表面與圖4.15 (b) 酸洗去除表面 氧化物之黃銅片表面差異，發現酸洗後之試片表面出現凹槽結構，原因 可能為熱退火過程中氧化層生成厚度不均一所導致。圖4.15 (c)、(d)、(e) 與 (f) 分別為黃銅片第二次、第三次、第四次與第五次熱退火後表面奈 米線之形貌，由SEM影像可以得知黃銅片經過五次熱退火，表面仍然可 以成長出奈米線結構，其直徑與長度分別約為50 nm與1.2-1.8 µm，此結 果與第一次熱退火所成長之奈米線尺寸相當。此外，隨著熱退火次數增 加，在黃銅片部分區域則有尚未成長出完整或稀疏狀之奈米線，推測可 能原因為黃銅片在重複多次酸洗與熱退火過程中產生試片腐蝕，進而造 成部分區域成長不均勻的現象。
圖4.15 黃銅片在重複500°C 4小時熱退火前後，所成長銅摻雜之氧化鋅奈 米線的SEM影像，(a) 未經熱退火處理、(b) 第一次熱退火後酸洗去除氧 化層、(c) 第二次熱退火、(d) 第三次熱退火、(e) 第四次熱退火與 (f) 第 五次熱退火。
4.5.2 重複成長銅摻雜之 重複成長銅摻雜之 重複成長銅摻雜之 重複成長銅摻雜之氧化鋅奈米線 氧化鋅奈米線 氧化鋅奈米線 氧化鋅奈米線的 的 的 的晶 晶 晶 晶體 體 體 體結構 結構 結構 結構
探討黃銅片表面氧化物未經熱退火處理、第一次酸洗後與不同熱退 火次數對於其結晶結構的影響，如圖4.16 XRD圖譜。在圖4.16 (a) 未經熱 退火處理與圖4.16 (b) 第一次熱退火後酸洗去除氧化層之結晶結構，得知 試片表面在2θ約為42°、49°及73°繞射峰皆屬於底材黃銅片Cu、Zn之 (101)、(200) 與 (002) 結晶面，未存在有任何氧化物與不純物。在圖4.16 (c)、(d)、(e) 與 (f) 分別為黃銅片在第二次、第三次、第四次與第五次 熱退火之XRD圖譜，從圖譜中可以觀察到繞射峰在2θ為31.8°、34.5°、
36.2°、47.3°、56.4°、62.6°與67.6°分別為ZnO纖鋅礦結晶結構之 (100)、
構。除此之外，隨著熱退火次數增加，圖中2θ為35.78°、38.9°與48.86°則 分別有出現不同於先前氧化鋅的繞射峰，進一步比對JCPDS Card No.
05-0661，可得知此三個繞射峰分別為氧化銅 (-111)、(111) 與 (-202) 的 結晶面。推測造成氧化銅生成原因可能是在多次酸洗與熱退火過程中，
黃銅片內鋅成分被大量消耗所導致。
圖4.16 黃銅片在重複500°C 4小時熱退火前後，所成長銅摻雜之氧化鋅奈 米線的XRD圖譜，(a) 未經熱退火處理、(b) 第一次熱退火後酸洗去除氧 化層、(c) 第二次熱退火、(d) 第三次熱退火、(e) 第四次熱退火與 (f) 第 五次熱退火。
4.5.3 重複成長銅摻雜之 重複成長銅摻雜之 重複成長銅摻雜之 重複成長銅摻雜之氧化鋅奈米線 氧化鋅奈米線 氧化鋅奈米線 氧化鋅奈米線的 的 的 的光催化效率 光催化效率 光催化效率 光催化效率
在評估黃銅片回收再利用能力的部分，將探討重複進行五次黃銅片 熱退火後，在試片表面上所成長奈米線於三種不同染料下之光催化的效 率，如圖4.17及表4.2所示。在圖4.17分別為第一次至第五次熱退火之黃銅 片於光催化降解三種染料的光催化效率，在五次光催化的實驗結果顯 示，奈米線分解MB、R6G與AO7之光催化效率分別約為95.4-98.3%、
92.8-97.4%與91.9-95.8%。當五次重複熱退火後奈米線仍保有91.9%以上 之光催化效率，此結果證實透過本研究所製備的銅摻雜之氧化鋅奈米線 具備有良好重複使用性，此將有助於推廣此材料在實際光催化的應用。
圖4.17 在重複五次成長銅摻雜之氧化鋅奈米線對於降解三種染料之光催 化效率。
表4.2 三種染料於重複五次熱退火黃銅片之光催化效率。
Efficiency (%)
1st 2nd 3rd 4th 5th MB 96.1 98.3 96.9 96.7 95.4 R6G 92.8 97.4 96.3 96 93.7 AO7 93 95.1 94.1 95.8 91.9