当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

溶液燃烧法制备ZnO纳米结构及光催化性能研究

发布时间:2018-05-26 13:43

  本文选题:溶液燃烧法 + 凝胶反应 ; 参考:《兰州大学》2015年硕士论文


【摘要】:溶液燃烧法是燃烧法的一种,溶液的成分主要由金属离子的盐类作为的氧化剂,有机化合物作为的燃料组成,溶液在不同的环境下经过燃烧后形成相应的化合物。溶液燃烧法主要运用于制备金属氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、铝化合物等纳米材料。溶液燃烧法中不需要提供能够让金属化合物结晶所需的所有热量,只需要用达到燃料燃点的温度来引起燃料燃烧,通过燃烧释放出的热量使化合物结晶形成不同的结构得到产物。常用的溶液燃烧法有两个步骤:(1)大多数的溶液配置过程包含溶液向胶体转换并最终形成凝胶的过程;(2)燃烧过程。因此最终溶液燃烧会成为凝胶燃烧。通常实验中的前驱体溶液经过凝胶反应形成由金属盐与醇类组成的螯合物。目前关于溶液燃烧法的研究报告很多,但由于溶液燃烧法的反应速率非常快,很难控制产物的形貌、尺寸、结构、分散性等,而在纳米材料中上述参数通常对性能有着决定性的影响,因此针对这些问题提出改进方法也是现在溶液燃烧法的主要研究课题。纳米ZnO具有非常优良的物理和化学性能,并且根据文献记载纳米ZnO的形貌非常多,随着实验条件的轻微改变就能体现在形成的ZnO纳米结构上。因此本工作的设计是通过溶液燃烧法制备纳米ZnO,通过改变实验条件达到控制ZnO的纳米结构的目的,并通过光催化辅助了解每种ZnO纳米结构的光催化性能。(一)传统的溶液燃烧法制备ZnO纳米结构传统的溶液燃烧法主要是指在反应过程中形成凝胶,本文中的凝胶方法为Pechini法。前驱体的成分为硝酸锌、柠檬酸、去离子水和乙二醇。前驱体通过金属硝酸盐与柠檬酸的醇溶液形成螯合物的方式将溶液转变成凝胶,之后对凝胶进行燃烧制备ZnO纳米结构。在实验设计中,分别对硝酸锌与柠檬酸的质量比、去离子水与乙二醇的体积比及凝胶反应时间对ZnO纳米结构的影响等几方面进行了讨论,并对所形成的ZnO纳米结构的光催化性能进行了测试。(二) 以PVP为燃料的溶液燃烧法制备ZnO纳米结构以PVP为燃料的溶液燃烧法主要是指反应中没有溶液向凝胶转变的过程,实验主要是通过PVP模板的作用来形成ZnO纳米结构。前驱体溶液中的成分是乙酸锌、PVP、酒精与去离子水。将溶液搅拌成透明淡绿色时进行燃烧反应,前驱体溶液依旧呈胶状,但并不是形成凝胶,主要原因是由于PVP是一种大分子聚合物,溶解在溶液中呈现出一种粘稠的状态,没有凝胶形成是与传统溶液燃烧法的本质区别。在实验设计中,分别从反应温度、升温速率、乙酸锌加入量、酒精与去离子水的体积比对ZnO纳米结构的影响等几个方面进行了讨论,并对其不同ZnO纳米结构的光催化性能进行了研究。
[Abstract]:Solution combustion is a kind of combustion method. The composition of solution is mainly composed of salts of metal ions as oxidant and organic compounds as fuel. The solution is burned in different environments to form corresponding compounds. Solution combustion method is mainly used in the preparation of metal oxides, carbides, nitrides, boride, aluminum compounds and other nanomaterials. The solution combustion process does not need to provide all the heat needed to allow the metal compounds to crystallize; it only requires a temperature that reaches the fuel ignition point to cause the fuel to burn. The compounds are crystallized into different structures by the heat released by combustion. The common solution combustion method has two steps: 1) most of the solution configuration processes include the process of solution to colloid conversion and finally the formation of gel. Therefore, the final solution combustion will become gel combustion. The precursor solution in the experiment usually reacts with gel to form a chelate composed of metal salts and alcohols. At present, there are many reports on solution combustion method, but because the reaction rate of solution combustion method is very fast, it is difficult to control the morphology, size, structure, dispersity of the product, etc. The above parameters usually have a decisive effect on the properties of nanomaterials, so it is also the main research topic of solution combustion method to propose an improved method to solve these problems. Nanocrystalline ZnO has excellent physical and chemical properties, and the morphology of nanocrystalline ZnO is very numerous according to the literature. With the slight change of experimental conditions, it can be reflected in the formed ZnO nanostructures. Therefore, the design of this work is to prepare nanocrystalline ZnOs by solution combustion method, to control the nanostructures of ZnO by changing the experimental conditions, and to understand the photocatalytic properties of each ZnO nanostructure by photocatalytic assistance. (1) the traditional solution combustion method for the preparation of ZnO nanostructure mainly refers to the formation of gel in the reaction process. The gel method in this paper is Pechini method. The precursors are zinc nitrate, citric acid, deionized water and ethylene glycol. The precursor transformed the solution into a gel by chelating the metal nitrate with the citric acid alcohol solution, and then burned the gel to prepare the ZnO nanostructure. The effects of the mass ratio of zinc nitrate and citric acid, the volume ratio of deionized water to ethylene glycol and the gel reaction time on the ZnO nanostructures were discussed. The photocatalytic properties of the ZnO nanostructures were tested. (2) ZnO nanostructures were prepared by solution combustion method using PVP as fuel. Solution combustion method with PVP as fuel mainly refers to the process of transition from solution to gel in the reaction. The experiment mainly involves the formation of ZnO nanostructures by the action of PVP template. The precursors are zinc acetate PVP, alcohol and deionized water. When the solution is stirred to a translucent greenish green, the precursor solution is still colloidal, but not a gel. The main reason is that PVP is a macromolecular polymer that dissolves in the solution and presents a viscous state. No gel formation is essentially different from conventional solution combustion. In the experimental design, the effects of reaction temperature, heating rate, the amount of zinc acetate added, the volume ratio of alcohol to deionized water on the ZnO nanostructures were discussed. The photocatalytic properties of different ZnO nanostructures were studied.
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;O614.241

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李金钗;朱昱;卢红兵;田玉;;ZnO纳米结构的电化学法可控生长及其机理[J];武汉大学学报(理学版);2007年03期

2 林传金;王引书;郑东;;水溶液的化学方法生长ZnO纳米棒的研究[J];漳州师范学院学报(自然科学版);2007年02期

3 高铭;郎集会;杨丽丽;刘晓艳;刘惠莲;杨景海;;溶胶-凝胶法制备ZnO纳米结构(英文)[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2009年03期

4 王金芳;孙晓燕;刘长友;介万奇;;Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性[J];科学技术与工程;2012年13期

5 杨传钰;郭敏;张艳君;王新东;张梅;王习东;;基底对电沉积制备ZnO纳米棒阵列的影响[J];化学学报;2007年15期

6 洪勇;王树林;李来强;徐波;韩光强;;Zn纳米粒子/ZnO纳米棒的光催化降解特性[J];上海理工大学学报;2010年02期

7 张健;高军;王殿荣;史克英;宫丽红;;花状ZnO纳米晶的合成及其气敏性能研究[J];黑龙江大学自然科学学报;2012年02期

8 沈国柱,徐政,朱英杰;不同形貌ZnO纳米粒子的超声化学法制备与表征[J];无机化学学报;2005年06期

9 孙伟;于威;路万兵;蔡淑珍;张立;吕雪芹;许贺菊;;ZnO纳米网状结构的制备[J];河北大学学报(自然科学版);2006年03期

10 王海锋;王树林;蹇敦亮;陈海燕;丁浩冉;;ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究[J];功能材料;2011年08期

相关会议论文 前10条

1 武丽慧;张永哲;韩立中;康翠萍;谢二庆;;ZnO纳米球制备染料敏化太阳能电池电极的研究[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年

2 王秀军;陈冠华;;维度变化导致ZnO纳米带出现金属性[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年

3 王玉新;李新勇;;低温湿化学法制备ZnO纳米棒阵列膜[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年

4 吴尝;朱克荣;周广东;;ZnO纳米晶的拉曼光谱[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年

5 王明军;方国家;艾磊;刘逆霜;高慧敏;赵兴中;;种子层对染料敏化ZnO纳米棒光伏电池性能的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年

6 于灵敏;朱长纯;;丝网印刷ZnO纳米锥场发射特性研究[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年

7 徐春祥;朱光平;J.Kasim;李欣;陈瑞添;杨仪;申泽骧;孙小卫;;ZnO纳米碟的发光与Raman光谱图像[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年

8 孔林;王亮;杨家祥;许献云;周虹屏;吴杰颖;田玉鹏;;单一前驱体溶剂热法制备花样ZnO纳米结构[A];全国第十四届大环化学暨第六届超分子化学学术讨论会论文专辑[C];2008年

9 韩啸;程轲;张电波;师清;戴树玺;杜祖亮;;ZnO纳米棒阵列/CdS纳米晶复合结构的制备及其光电性质[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 黄在银;谭学才;袁爱群;吴健;周泽广;;特殊ZnO纳米结构的自组装合成与表征[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年



本文编号:1937442

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1937442.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户fcc59***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com