基于无机空心微球的光催化材料的制备及性能研究

发布时间：2020-06-18 11:46

【摘要】：与其他结构的催化材料相比中空微球有着更高的比表面积,更稳定的空间三维结构,空腔和球壳上具有多种反应结合位点等优势,在催化、电容器、药物载体、微型反应器等方面有着很高的研究价值。利用空心结构的微球来提高材料的催化效果尤其是光催化效果具有较广阔的研究前景。本文采用水热法制备出了单分散良好、尺寸均匀的氧化锌(ZnO)、氧化钇(Y_2O_3)、氧化铈(CeO_2)微/纳米空心球。分别用模板法和无模板法制备出空心球,探究其空心结构形成的过程。并且探究空心球光催化降解亚甲基蓝和罗丹明B的性能,具体研究如下:1、采用葡萄糖为原料制备碳球模板,采用水热合成的方法制备出了具有中空结构的氧化锌微球,最佳的制备工艺为:加入0.25 g的六水合硝酸锌,1 g制备好的碳球模板,0.2 g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),在180℃的条件下水热反应5小时,样品800℃煅烧2小时。制备出的空心球,球体直径大约1微米,球壳厚度为50 nm,球壳是由众多ZnO晶粒堆积而成,表面多孔且孔径多集中在3-5 nm。中空微球在光催化降解亚甲基蓝上面表现出来了良好的性能,90分钟左右基本可以将燃料降解完全,且相较于同样条件下制备的不具备中空结构的ZnO表现出更好的催化效果。2、水热法制备出了中空结构的Y_2O_3纳米球,该方法采用的是无模板法,最佳的反应物用料为:加入0.2 g的六水合硝酸钇,0.72 g的尿素,并将其溶解在70 ml乙醇的水溶液中,随后加入的PVP为0.2 g,在180 ~oC的条件下反应时间为12 h。煅烧温度为900 ~oC。制备出来的Y_2O_3中空纳米球,尺寸较为均匀,单分散性良好,球体直径大约在200 nm,球壳厚度约为20 nm。球壳表面具有大量的介孔裂缝,孔的尺寸集中在30 nm一下,其中5 nm和15 nm尺寸的孔道最多。3、水热法制备出了中空结构的CeO_2纳米球,反应不需要高温煅烧,制备的最佳反应物用量为:0.3 g七水合氯化铈(CeCl_3·7H_2O),0.534 g PVP,57 mL去离子水,3 mL甲酰胺和0.3 mL双氧水(H_2O_2)。180℃反应24小时。制备出来的中空结构的CeO_2纳米球,球型均匀,单分散性能良好。中空微球球体的直径大约在200 nm,球壳均匀且球壳表面具有众多直径在5 nm左右的介孔。且在光催化活性上面优于市面销售的粉末状CeO_2,在相同时间内最高活性能提高两倍,同时粉末状的降解效果最终低于70%,而中空微球状的则高达90%以上。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;O644.1
【图文】：

图 1-1 光催化材料的用途Fig.1-1Application of photocatalytic materials光催化反应的三个阶段中，影响前两个阶段的主要是半导体料自身的性质比如说禁带的宽度，所以在实现中我们通常会

图 1.2 模板法成核示意图Fig. 1.2 Schematic diagram of nucleation by template metho材料的另一种方法是将其纳入壳层形成过程，这板方法。在这种方法中，核心模板作为一个壳形前

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本文编号：2719182