纳米氧化锌的制备、掺杂及其光催化性能研究

发布时间：2018-01-16 00:10

  本文关键词：纳米氧化锌的制备、掺杂及其光催化性能研究　出处：《中北大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：近年来，环境污染是人类亟待解决的首要问题。半导体光催化剂及其在光催化领域的应用，是国内外学者通认的一种治理环境污染的有效方法，获得了较为广泛研究。作为一种新型处理污染物的方法，光催化降解技术由于操作简单方便，能耗低，反应条件温和，不会产生二次污染物等优点被广泛应用。本文用水热法制备纳米氧化锌和掺杂Ag的纳米氧化锌，并进行了表征、光催化性能验证。 采用水热法制备出棒状的纳米氧化锌，确定了ZnO光催化剂的最适宜工艺条件：n（六水合醋酸锌）：n（柠檬酸）=20:1、无水乙醇滴加量为20mL、pH为11、温度为120℃、反应时间为24h。紫外光下罗丹明B降解率在96.13%左右。SEM、XRD表明制得的ZnO纳米晶均为六方纤锌矿结构，形貌多为棒状，直径大约为几十纳米，均匀性良好。 水热法成功制备出掺杂Ag的氧化锌材料，掺杂Ag的ZnO仍能保持原有的棒状结构。作为光生电子的临时储仓，Ag的加入明显改变了氧化锌的光催化性能，硝酸银：醋酸锌=1:5时，在可见下表现出最高的光催化性能，罗丹明B降解率达到97.4%。TEM、XRD等表明，掺杂氧化锌以Ag单质的形式存在于氧化锌表面，，没有破坏氧化锌纳米棒状结构，其中ZnO-Ag-3中ZnO平均晶粒尺寸为63nm，Ag单质的平均晶粒尺寸为53.3nm。 用自制掺杂Ag的纳米氧化锌（ZnO-Ag-3）在可见光下降解甲基橙溶液，实验表明：有机物的结构复杂程度影响催化剂的降解效率，甲基橙为重氮染料，结构比罗丹明B结构较复杂，所以比较难降解；降解甲基橙溶液的最佳条件为：甲基橙的初始浓度为10mg/L，催化剂投加量为1g/L，初始ph=5，反应温度为25℃，降解效率为93.12%；自制光催化剂ZnO-Ag-3催化性能稳定，使用多次后仍然可以保持高效的催化性能。 本文采用水热法制备出了在可见光下具有光催化性能的掺Ag氧化锌，实验研究了在可见光下对罗丹明B、甲基橙都有良好的降解效果，这一种新型材料应用于污水处理中，为治理污染物治理提供了一种新思路。
[Abstract]:In recent years, environmental pollution is the most important problem to be solved urgently. Semiconductor photocatalyst and its application in photocatalysis field is an effective method to control environmental pollution recognized by scholars at home and abroad. As a new method to treat pollutants, photocatalytic degradation technology is easy to operate, low energy consumption and mild reaction conditions. In this paper, nano-ZnO and Ag doped nano-ZnO were prepared by hydrothermal method, and their photocatalytic properties were verified. Nanocrystalline zinc oxide was prepared by hydrothermal method, and the optimum technological conditions of ZnO photocatalyst were determined: 1: n (zinc acetate hexahydrate): n (20: 1 citrate). The amount of anhydrous ethanol was 20 mL / L, pH was 11, temperature was 120 鈩

本文编号：1430675