纳米ZnO及其银系复合材料的制备和光催化研究

发布时间：2017-12-05 22:19

  本文关键词：纳米ZnO及其银系复合材料的制备和光催化研究

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【摘要】：运用光纳米催化技术降解环境中有机污染物已经成为环保研究领域的一大有效途径,具备光催化性能的纳米材料中,纳米ZnO作为一种直接带隙半导体,具备高效的量子产率、光生载流子能有效分离、廉价易制备等优点脱颖而出。但具备宽带隙的ZnO只对紫外光区表现出吸收特性而不能吸收利用较长波长的可见光。故而拓宽Zn O的光响应范围和实现光生电子和空穴对的有效分离是提升ZnO光催化性能在光催化领域的研究热点。本文以醋酸锌为锌源,分别使用氨水、六亚甲基四胺、氢氧化钠为碱源通过水热法制备出棒状、六方螺帽状和片状结构的纳米ZnO;以硝酸锌、硝酸银、六亚甲基四胺为原料,聚乙烯吡咯烷酮K30为表面活性剂,水热合成Ag2O/ZnO异质结构的复合光催化剂;以ZnO纳米棒为基体,采用通过共沉淀法制备Ag3PO4/ZnO复合光催化材料。利用XRD、SEM、EDX和UV-Vis等方法分别对所制备样品进行了测试和表征,考查了在不同光照下样品对RhB的光催化降解效果,分析了光催化剂的形貌结构、用量及银系物负载量对其光催化性能的影响,并探索研究了光催化活性提升的原因、光催化反应机理以及降解RhB溶液所需光催化剂的最佳用量。结果表明:(1)制备的棒状和六方螺帽状ZnO的光催化性能均强于片状纳米ZnO,这是由于前两者单位质量内比表面积大于片状纳米ZnO,能吸附更多的染料分子,它们降解5mg/L RhB溶液的最佳用量分别为:20mg、20mg、30mg。(2)制备的Ag2O/ZnO复合光催化剂,在可见光区呈现出显著的吸收特性,在紫外光和可见光照下均具备强光催化活性;由于两相匹配的能带结构实现了光生载流子高效分离,从而提升了Ag2O/ZnO复合材料的光催化活性,Ag2O与ZnO的最佳掺杂比为8at%,8at%Ag2O/Zn O在紫外光和可见光下降解5mg/L RhB溶液的最佳用量均为20mg。(3)制备的Ag3PO4/ZnO复合材料光响应范围出现红移,在450nm-800nm均表现出很强的光波吸收能力,由于异质结构的复合促使光生电子和空穴对得到有效分离,进一步提升了复合材料的光催化性能,Ag3PO4与ZnO的最佳掺杂比为6at%,6at%Ag3PO4/ZnO光催化剂在紫外光和可见光下降解5mg/L RhB溶液的最佳用量均为30mg。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB33

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本文编号：1256390