冻干法制备氧化锌复合材料及其光催化性能研究
发布时间：2023-02-18 12:19
当前,传统的染料废水治理方法存在成本高、降解不完全等问题,而新兴的光催化技术因其具有绿色无污染、降解彻底等优点备受关注。氧化锌半导体材料成本低、光催化活性强使其在降解染料废水研究中具有很大的潜力,但在氧化锌的制备过程中粉体易团聚,以及电子-空穴对的快速复合都是影响光催化过程和催化剂活性的关键因素。因此,本论文采用聚合物辅助冻干法制备纳米氧化锌(ZnO)粉体,同时复合还原氧化石墨烯(rGO),优化制备过程中的工艺条件。将制备得到的氧化锌-还原氧化石墨烯(ZnO-rGO)复合材料降解模拟染料废水三苯甲烷类的罗丹明B和偶氮类的甲基橙,探究光催化降解过程的影响因素以及降解机理。本论文的主要工作包括:(1)复合材料ZnO-rGO的制备:采用聚合物辅助冻干法制备得到纳米氧化锌粉体,采用改进的Hummers氧化法制备得到氧化石墨,然后通过水热法制备得到ZnO-rGO复合光催化材料。采用控制变量法对制备过程的工艺条件进行优化,得到的最佳工艺条件为:水溶性高分子聚合物选用聚乙烯醇(PVA),氧化石墨的复合量为10%,水热温度为120 ℃,水热时间为5 h。在此最优条件下制备得到的ZnO-rGO复合材料经...
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 半导体光催化技术
1.2.1 光催化技术机理研究
1.2.2 提高光催化活性的途径
1.3 氧化锌的研究现状
1.3.1 氧化锌的结构与性能
1.3.2 氧化锌的制备方法
1.3.3 氧化锌的应用
1.4 石墨烯的研究现状
1.4.1 石墨烯的结构与性能
1.4.2 石墨烯的制备方法
1.4.3 氧化锌-石墨烯在光催化方面的应用
1.5 真空冷冻干燥技术简介
1.6 论文的研究目的意义及主要内容
1.6.1 研究目的意义
1.6.2 研究主要内容和创新点
第二章 实验部分
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 ZnO-rGO纳米复合材料的制备
2.2.1 氧化石墨的制备
2.2.2 氧化锌-还原氧化石墨烯的制备
2.3 ZnO-rGO复合材料的光催化降解实验
2.3.1 光催化降解实验流程
2.3.2 染料降解分析方法
2.3.3 催化剂的吸附曲线测定
2.4 产物的表征及测试方法
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.4.3 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.4 扫描/透射电子显微镜(SEM/TEM)
2.4.5 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)
2.5 本章小结
第三章 ZnO-rGO复合材料的制备工艺条件优化及表征分析
3.1 制备工艺条件优化
3.1.1 聚合物种类
3.1.2 GO复合量
3.1.3 水热温度
3.1.4 水热时间
3.2 产物的表征分析
3.2.1 XRD分析
3.2.2 FT-IR分析
3.2.3 XPS分析
3.2.4 SEM和TEM分析
3.2.5 UV-vis分析
3.3 本章小结
第四章 光催化降解染料废水的性能研究
4.1 光催化降解染料废水的影响因素
4.1.1 染料初始浓度对光催化降解的影响
4.1.2 料剂比对光催化降解的影响
4.1.3 pH对光催化降解的影响
4.1.4 多因素正交实验分析
4.2 光催化剂的重复利用性
4.3 动力学研究及降解机理分析
4.3.1 光催化反应动力学的研究
4.3.2 初始浓度对反应速率常数的影响
4.3.3 料剂比对反应速率常数的影响
4.3.4 pH对反应速率常数的影响
4.3.5 光催化降解机理分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 建议与展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件
本文编号：3744954
【文章页数】：92 页
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学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 半导体光催化技术
1.2.1 光催化技术机理研究
1.2.2 提高光催化活性的途径
1.3 氧化锌的研究现状
1.3.1 氧化锌的结构与性能
1.3.2 氧化锌的制备方法
1.3.3 氧化锌的应用
1.4 石墨烯的研究现状
1.4.1 石墨烯的结构与性能
1.4.2 石墨烯的制备方法
1.4.3 氧化锌-石墨烯在光催化方面的应用
1.5 真空冷冻干燥技术简介
1.6 论文的研究目的意义及主要内容
1.6.1 研究目的意义
1.6.2 研究主要内容和创新点
第二章 实验部分
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 ZnO-rGO纳米复合材料的制备
2.2.1 氧化石墨的制备
2.2.2 氧化锌-还原氧化石墨烯的制备
2.3 ZnO-rGO复合材料的光催化降解实验
2.3.1 光催化降解实验流程
2.3.2 染料降解分析方法
2.3.3 催化剂的吸附曲线测定
2.4 产物的表征及测试方法
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.4.3 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.4 扫描/透射电子显微镜(SEM/TEM)
2.4.5 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)
2.5 本章小结
第三章 ZnO-rGO复合材料的制备工艺条件优化及表征分析
3.1 制备工艺条件优化
3.1.1 聚合物种类
3.1.2 GO复合量
3.1.3 水热温度
3.1.4 水热时间
3.2 产物的表征分析
3.2.1 XRD分析
3.2.2 FT-IR分析
3.2.3 XPS分析
3.2.4 SEM和TEM分析
3.2.5 UV-vis分析
3.3 本章小结
第四章 光催化降解染料废水的性能研究
4.1 光催化降解染料废水的影响因素
4.1.1 染料初始浓度对光催化降解的影响
4.1.2 料剂比对光催化降解的影响
4.1.3 pH对光催化降解的影响
4.1.4 多因素正交实验分析
4.2 光催化剂的重复利用性
4.3 动力学研究及降解机理分析
4.3.1 光催化反应动力学的研究
4.3.2 初始浓度对反应速率常数的影响
4.3.3 料剂比对反应速率常数的影响
4.3.4 pH对反应速率常数的影响
4.3.5 光催化降解机理分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 建议与展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
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