谢亮:ZnO基光催化材料制备及性能研究论文

谢亮:ZnO基光催化材料制备及性能研究论文

本文主要研究内容

作者谢亮(2019)在《ZnO基光催化材料制备及性能研究》一文中研究指出:近年来半导体光催化技术发展迅速,在众多半导体光催化材料中,ZnO由于具有高效、无毒性、价格低廉、易于合成、有丰富多样的形貌等诸多优点,在光催化环境治理领域很有应用前景。但因其宽的带隙和高的光生载流子复合效率而导致的光吸收能力弱、量子效率低及光腐蚀问题,使得ZnO在实际应用中存在严重不足。本论文通过不同形貌ZnO的可控制备,窄带隙半导体CuO、BiOI与ZnO复合来改善ZnO光响应性能、提高量子效率和稳定性,从而增强其光催化活性。具体的研究工作如下:(1)以甲醇、水作溶剂,在无外加碱源的条件下,通过溶剂热和水热法制备了球状、纺锤状、针状ZnO。结果表明,控制硝酸锌溶液浓度和溶剂(甲醇和水)比例可合成不同形貌的ZnO,浓度较低(0.08mol/L)时形貌为规则球状,随着浓度升高球状颗粒逐渐向纺锤状转变,当达到一定浓度(0.32mol/L)时形貌完全变为纺锤状。甲醇溶液加入少量水后产物中开始有少量针状ZnO出现,随着水的比例增加针状颗粒逐渐增多,甲醇和水比例为1:1时,形貌变为针状。三种形貌的ZnO均表现出良好紫外光催化活性,光照120min降解率90%以上。(2)通过一步水热法制备了CuO/ZnO复合材料,并探讨了水热温度、水热时间、CTAB添加量、热处理温度和CuO配比对其光催化性能的影响。结果表明,在180°C水热12h、添加0.1g CTAB、CuO配比为5%和热处理温度为500°C条件下制备的CuO/ZnO复合材料光催化性能最佳,光照90min 5%CuO/ZnO降解率达97%,而纯ZnO仅为63.3%。适量CuO复合可调节ZnO带隙,增强光吸收能力,降低光生电子和空穴复合效率,提高复合材料光催化性能。过量CuO(?7%)不利于ZnO对紫外光吸收利用。(3)以硝酸锌、硝酸铋和碘化钾为原料,采用水热法制备了BiOI和不同配比的BiOI/ZnO复合材料,探讨了水热温度、水热时间和溶液pH对合成产物的影响。结果表明,在160°C水热反应12h、pH为10的条件下合成的BiOI,在模拟太阳光照下光催化性能明显优于商用TiO2。Bi:Zn摩尔比为20:80时,BiOI/ZnO复合材料光催化性能最佳,降解效率为纯ZnO的10倍,同样也高于其它配比复合物。复合材料光催化性能显著提高,这可归因于适当配比BiOI复合,材料带隙能明显减小,对可见光吸收性能显著增强,光生载流子复合效率和迁移阻力明显降低,颗粒分散性更好。但BiOI含量过高导致颗粒局部团聚严重,则难形成有效复合,且由于其对可见光有强烈吸收,抑制了ZnO对紫外光的利用。

Abstract

jin nian lai ban dao ti guang cui hua ji shu fa zhan xun su ,zai zhong duo ban dao ti guang cui hua cai liao zhong ,ZnOyou yu ju you gao xiao 、mo du xing 、jia ge di lian 、yi yu ge cheng 、you feng fu duo yang de xing mao deng zhu duo you dian ,zai guang cui hua huan jing zhi li ling yu hen you ying yong qian jing 。dan yin ji kuan de dai xi he gao de guang sheng zai liu zi fu ge xiao lv er dao zhi de guang xi shou neng li ruo 、liang zi xiao lv di ji guang fu shi wen ti ,shi de ZnOzai shi ji ying yong zhong cun zai yan chong bu zu 。ben lun wen tong guo bu tong xing mao ZnOde ke kong zhi bei ,zhai dai xi ban dao ti CuO、BiOIyu ZnOfu ge lai gai shan ZnOguang xiang ying xing neng 、di gao liang zi xiao lv he wen ding xing ,cong er zeng jiang ji guang cui hua huo xing 。ju ti de yan jiu gong zuo ru xia :(1)yi jia chun 、shui zuo rong ji ,zai mo wai jia jian yuan de tiao jian xia ,tong guo rong ji re he shui re fa zhi bei le qiu zhuang 、fang chui zhuang 、zhen zhuang ZnO。jie guo biao ming ,kong zhi xiao suan xin rong ye nong du he rong ji (jia chun he shui )bi li ke ge cheng bu tong xing mao de ZnO,nong du jiao di (0.08mol/L)shi xing mao wei gui ze qiu zhuang ,sui zhao nong du sheng gao qiu zhuang ke li zhu jian xiang fang chui zhuang zhuai bian ,dang da dao yi ding nong du (0.32mol/L)shi xing mao wan quan bian wei fang chui zhuang 。jia chun rong ye jia ru shao liang shui hou chan wu zhong kai shi you shao liang zhen zhuang ZnOchu xian ,sui zhao shui de bi li zeng jia zhen zhuang ke li zhu jian zeng duo ,jia chun he shui bi li wei 1:1shi ,xing mao bian wei zhen zhuang 。san chong xing mao de ZnOjun biao xian chu liang hao zi wai guang cui hua huo xing ,guang zhao 120minjiang jie lv 90%yi shang 。(2)tong guo yi bu shui re fa zhi bei le CuO/ZnOfu ge cai liao ,bing tan tao le shui re wen du 、shui re shi jian 、CTABtian jia liang 、re chu li wen du he CuOpei bi dui ji guang cui hua xing neng de ying xiang 。jie guo biao ming ,zai 180°Cshui re 12h、tian jia 0.1g CTAB、CuOpei bi wei 5%he re chu li wen du wei 500°Ctiao jian xia zhi bei de CuO/ZnOfu ge cai liao guang cui hua xing neng zui jia ,guang zhao 90min 5%CuO/ZnOjiang jie lv da 97%,er chun ZnOjin wei 63.3%。kuo liang CuOfu ge ke diao jie ZnOdai xi ,zeng jiang guang xi shou neng li ,jiang di guang sheng dian zi he kong xue fu ge xiao lv ,di gao fu ge cai liao guang cui hua xing neng 。guo liang CuO(?7%)bu li yu ZnOdui zi wai guang xi shou li yong 。(3)yi xiao suan xin 、xiao suan bi he dian hua jia wei yuan liao ,cai yong shui re fa zhi bei le BiOIhe bu tong pei bi de BiOI/ZnOfu ge cai liao ,tan tao le shui re wen du 、shui re shi jian he rong ye pHdui ge cheng chan wu de ying xiang 。jie guo biao ming ,zai 160°Cshui re fan ying 12h、pHwei 10de tiao jian xia ge cheng de BiOI,zai mo ni tai yang guang zhao xia guang cui hua xing neng ming xian you yu shang yong TiO2。Bi:Znma er bi wei 20:80shi ,BiOI/ZnOfu ge cai liao guang cui hua xing neng zui jia ,jiang jie xiao lv wei chun ZnOde 10bei ,tong yang ye gao yu ji ta pei bi fu ge wu 。fu ge cai liao guang cui hua xing neng xian zhe di gao ,zhe ke gui yin yu kuo dang pei bi BiOIfu ge ,cai liao dai xi neng ming xian jian xiao ,dui ke jian guang xi shou xing neng xian zhe zeng jiang ,guang sheng zai liu zi fu ge xiao lv he qian yi zu li ming xian jiang di ,ke li fen san xing geng hao 。dan BiOIhan liang guo gao dao zhi ke li ju bu tuan ju yan chong ,ze nan xing cheng you xiao fu ge ,ju you yu ji dui ke jian guang you jiang lie xi shou ,yi zhi le ZnOdui zi wai guang de li yong 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自江西理工大学的谢亮,发表于刊物江西理工大学2019-09-23论文,是一篇关于复合材料论文,光催化性能论文,江西理工大学2019-09-23论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自江西理工大学2019-09-23论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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