ZnO光催化性能调控方法的研究

发布时间：2018-03-04 18:05

  本文选题：ZnO　切入点：光催化活性　出处：《安徽理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：ZnO是一种带隙宽度为3.37eV的半导体光催化材料,它只在紫外区具有较强的光催化活性。因此,拓展ZnO的光响应范围,提升其光催化效率具有非常重要的意义。本研究主要基于调控ZnO能隙为思路,开展提升ZnO光催化效率的研究。主要研究内容与结果如下:以乙酸锌为原料、无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备出前驱体。将前驱体在空气中、550℃煅烧6h合成了 ZnO。X射线衍射(XRD)分析表明ZnO呈六边纤锌矿结构,场发射扫描电镜(FESEM)及透射电镜(HRTEM)分析表明ZnO呈类球状形貌,粒径约为150nm,晶面间距为0.249nm,N2吸附脱附等温线分析表明ZnO试样内无孔存在,比表面积仅有4.57m2/g,紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)分析显示ZnO的带隙为3.35eV,光催化性能测试结果表明ZnO在70min内对亚甲基蓝的降解率仅为40%。用溶胶-凝胶法制得ZnO前驱体,将它置于N2气氛中煅烧,研究了不同煅烧温度(500℃、550℃、600℃和 650℃)与时间(3h、4h、5h和 6h)对烧成试样性能的影响。结果表明,600℃C煅烧5h合成ZnO试样光催化性能最佳,试样呈黑色(记为ZnO/C),有机元素分析测定表明试样中C含量为4.79%。X射线衍射(XRD)分析表明ZnO为六边纤锌矿结构,场发射扫描电镜(FESEM)观察显示ZnO呈六角纤维棒状形貌,晶粒径向尺寸约为80nm,轴向尺寸约为250nm,N2吸附脱附等温线分析表明ZnO/C试样的最可几孔径为42.5nm,属于中孔结构,它的比表面积为44.62m2/g,紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)分析表明ZnO/C材料的带隙为2.96eV,光催化性能测试结果表明ZnO/C在重复使用4次后,70min时亚甲基蓝的降解率仍保持在95%。用溶胶-凝胶法制得ZnO前驱体,将它置于CO气氛中锻烧,研究了不同煅烧温度(500℃、550℃、600℃和 650℃)与时间(4h、5h、6h和 7h)对烧成试样性能的影响。结果表明,550℃锻烧6h合成的ZnO具有最佳光催化性能,试样呈黑色(记为ZnO/C),有机元素分析测定显示试样中C含量为4.80%,X射线衍射(XRD)分析表明ZnO为六边纤锌矿结构,场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(HRTEM)观察显示ZnO呈底端部为六边形,头部呈子弹头状,径向尺寸约为1OOnm,轴向尺寸约为300nm,晶面间距为0.252nm,N2吸附脱附等温线分析表明ZnO/C的最可几孔径为38.7nm,属于中孔结构,它的比表面积为46.54m2/g。紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)分析表明它的禁带宽度为2.63eV,光催化性能测试结果表明了 ZnO/C在连续重复使用5次后,70min时对亚甲基蓝降解率仍保持在98%。综合分析认为,本研究通过调节煅烧气氛,制备出了晶粒尺寸、形貌,比表面积,孔径大小以及晶面间距都不同的ZnO材料,其禁带宽度亦随锻烧气氛的不同而不同,同在空气中的煅烧相比,在N2中和在CO气氛煅烧所得的ZnO材料禁带宽度分别减小了0.39eV和0.72eV,因而ZnO/C的光催化性能得到了显著提高。
[Abstract]:ZnO is a semiconductor photocatalytic material with a band gap of 3.37 EV. It only has strong photocatalytic activity in the ultraviolet region. It is of great significance to improve the photocatalytic efficiency of ZnO. Based on the idea of regulating ZnO energy gap, the main contents and results of this study are as follows: zinc acetate as raw material, ethanol as solvent, ethanol as solvent, zinc acetate as raw material, ethanol as solvent, zinc acetate as raw material, ethanol as solvent, zinc acetate as raw material and ethanol as solvent. The precursor was prepared by sol-gel method. The precursor was calcined in air at 550 鈩，

本文编号：1566725