纳米氧化锌复合材料制备和光催化性能研究

发布时间：2023-02-25 22:40

　　近年来,由于工业和城镇化的跨越式发展,带来了很多环境污染和能源短缺等问题。最具发展潜力的光催化技术正是利用洁净能源之一的太阳能,通过氧化还原过程,来实现废水中有机污染物的降解,从而达到改善环境的目的。半导体光催化剂因其成本低且易于制备等优势一直被视为材料领域研究的热点,代表性的材料体系包括ZnO、TiO2、Cu O、Cd S、Fe2O3等。其中,ZnO作为一种直接带隙的宽禁带半导体,以结构多样性可调、电子迁移率高等优点而被广泛地研究。然而,ZnO光催化剂也存在很多的问题,例如较大的禁带宽度只能对紫外光响应,这就极大地限制了其对可见光区的吸收利用。因此,科学家们通过复合和化学掺杂等方法来改性ZnO,使之吸收范围拓宽至可见光区。本论文首先制备了ZnO纳米颗粒,并运用正交实验的方法,来探索其合成因素对光催化活性的影响;然后分别用g-C3N4和Ag3PO4对ZnO纳米颗粒进行复合改性,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)对复合光催化剂的形貌、结构和光电性质进行表征;以Rh B作为目标降解物,研究复合光催化剂的光催化性能。实...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
创新点摘要
前言
第一章 文献综述
    1.1 ZnO的发展历程以及基本性质
        1.1.1 ZnO的晶型结构和化学键
        1.1.2 ZnO纳米材料生长方法
        1.1.3 ZnO的电子能带结构
    1.2 ZnO光催化剂以及改性方法
        1.2.1 与碳基纳米材料复合改性
        1.2.2 金属纳米粒子/ZnO异质结
        1.2.3 复合半导体
    1.3 本课题的研究依据与研究内容
第二章 ZnO纳米颗粒的合成及光催化性能的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 ZnO纳米颗粒的制备
        2.2.3 测试与表征
        2.2.4 光催化性能评价
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 Zn(CH₃COO)₂/PVP纤维和ZnO纳米颗粒的SEM分析
        2.3.2 ZnO纳米颗粒的XRD分析
        2.3.3 ZnO纳米颗粒的FT-IR谱图
        2.3.4 Zn(CH₃COO)₂/PVP纤维的DSC谱图
        2.3.5 ZnO纳米颗粒的光催化性能研究
    2.4 本章小结
第三章 g-C₃N₄/ZnO复合光催化剂的合成及其光催化性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
        3.2.2 g-C₃N₄的制备
        3.2.3 g-C₃N₄/ZnO复合光催化剂的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 g-C₃N₄/ZnO复合光催化剂的形貌表征
        3.3.2 g-C₃N₄/ZnO复合光催化剂的光学性能分析
        3.3.3 g-C₃N₄/ZnO复合光催化剂的结合能分析
        3.3.4 g-C₃N₄/ZnO复合光催化剂的结构表征
        3.3.5 g-C₃N₄/ZnO复合光催化剂光催化性能研究
    3.4 本章小结
第四章 Ag₃PO₄/ZnO复合光催化剂的合成及其光催化性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 Ag₃PO₄/ZnO复合光催化剂的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Ag₃PO₄/ZnO复合光催化剂的形貌表征
        4.3.2 Ag₃PO₄/ZnO复合光催化剂光学性质分析
        4.3.3 Ag₃PO₄/ZnO复合光催化剂的结合能分析
        4.3.4 Ag₃PO₄/ZnO复合光催化剂的结构表征
        4.3.5 Ag₃PO₄/ZnO复合光催化剂光催化性能研究
    4.4 本章小结
结论
参考文献
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致谢



本文编号：3749329