纳米ZnO复合材料的制备及其光催化性能研究

发布时间：2017-05-15 10:10

  本文关键词：纳米ZnO复合材料的制备及其光催化性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着工业的快速发展,环境污染问题日益严重。光催化技术不仅具有高效性的特点,而且也是一种无二次污染的绿色污水处理技术。因此,已引起广大学者们的研究兴趣。本论文选择纳米氧化锌半导体材料,通过与其他物质复合,以此来促进光生电子与空穴的分离,降低氧化锌的光生电子空穴对复合几率,使其催化活性和效率提高。本文的主要研究内容如下： 1.以价格低廉的活性炭作为载体,采用简易的低温液相法,制备了AC/ZnO的复合材料,通过XRD、SEM和FT-IR等手段对复合材料进行表征,表征结果显示该氧化锌形貌较好、尺寸规则,直径约500nnm左右,且均匀较好的负载在活性炭表面。以亚甲基蓝作为有机废水处理对象,对所制备的纳米AC/ZnO复合材料进行光催化性能测试,实验结果表明与纯ZnO和AC相比,复合材料对亚甲基蓝的降解率有明显提高。同时,探索了催化剂用量对降解效果的影响,实验发现当催化剂的用量从30mg增至75mg时,对亚甲基蓝的降解率提高。 2.以Fe(NO3)3·9H2O为铁源,通过溶剂热法合成了Fe304纳米材料。将制备的产物放在XRD、SEM和FT-IR等仪器下进行表征分析。实验结果表明制备的产物是由圆盘状和不规则的小片状物质组成,圆盘状的尺寸比较均匀。并对产物进行磁性能测试,表征结果显示Fe304的磁饱和强度为89.52emu/g,超顺磁性。 3.通过低温液相的方法,制备了三种不同比例的Fe3O4/ZnO纳米复合物。利用XRD、SEM等仪器对复合产物进行表征分析,结果表明复合物中的氧化锌呈棒状结构,六棱柱型,同时复合物具有磁性。比较Fe3O4/ZnO纳米复合材料和纯ZnO对有机染料亚甲基蓝溶液的光降解率,实验结果表明,Fe3O4/ZnO纳米复合材料对有机染料亚甲基蓝的降解率优于纯ZnO。同时探索了催化剂用量、亚甲基蓝浓度等对降解率的影响。进行循环降解实验,实验表明,进过3次循环降解,该复合物的光催化效果有一定程度的下降。
【关键词】：氧化锌 复合材料 光催化降解 亚甲基蓝
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TQ132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-29
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 半导体光催化技术的基本原理14-15
• 1.3 光催化技术在环境方面的应用15-17
• 1.3.1 空气净化15-16
• 1.3.2 去除废水中的有机污染物16-17
• 1.3.3 去除废水中的无机污染物17
• 1.4 影响光催化的因素17-20
• 1.4.1 半导体材料的能带结构对光催化的影响17-19
• 1.4.2 反应温度和光照强度对光催化的影响19
• 1.4.3 光催化材料的形貌对光催化的影响19-20
• 1.5 提高半导体光催化活性的方法20-21
• 1.5.1 离子掺杂20
• 1.5.2 半导体复合20-21
• 1.5.3 贵金属沉积21
• 1.5.4 表面敏化作用21
• 1.6 纳米氧化锌光催化复合材料的制备方法21-28
• 1.6.1 溶胶-凝胶法22-23
• 1.6.2 沉淀法23-24
• 1.6.3 水热法24-25
• 1.6.4 固相法25-26
• 1.6.5 超声法26-27
• 1.6.6 其他方法27-28
• 1.6.7 现有制备方法的不足之处28
• 1.7 本课题的研究内容28-29
• 2 AC/ZnO复合物的制备、表征及其光催化性能测试29-40
• 2.1 前言29-30
• 2.2 实验部分30-32
• 2.2.1 实验试剂及仪器30-31
• 2.2.2 实验步骤31
• 2.2.3 光催化性能测试31-32
• 2.3 产物结构与性能分析32-36
• 2.3.1 X射线衍射分析32-33
• 2.3.2 产物形貌分析33-36
• 2.3.3 红外光谱图分析36
• 2.4 光催化性能测试36-38
• 2.5 纳米AC/ZnO复合物的形成机理38-39
• 2.6 本章小结39-40
• 3 Fe_3O_4/ZnO复合物的制备、表征及光催化性能测试40-54
• 3.1 前言40-41
• 3.2 实验部分41-43
• 3.2.1 实验试剂及仪器41
• 3.2.2 实验步骤41-43
• 3.3 产物结构与性能分析43-49
• 3.3.1 X射线衍射分析43-44
• 3.3.2 扫描电镜分析44-45
• 3.3.3 红外光谱图分析45-46
• 3.3.4 复合物的热重分析46-47
• 3.3.5 磁滞回线谱图分析47-48
• 3.3.6 磁性分离实验48-49
• 3.4 光催化性能测试49-52
• 3.5 复合物的生成机理52
• 3.6 本章小结52-54
• 4 结论与展望54-56
• 4.1 结论54-55
• 4.2 展望55-56
• 参考文献56-62
• 致谢62-63
• 在学期间的研究成果63

【参考文献】

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1 郭胜利;卢士香;徐文国;;微波辅助溶胶-凝胶法一步合成纳米氧化锌及其催化降解性能研究[J];北京理工大学学报;2012年01期

2 刘阳;王晟;王

本文编号：367464