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文檔簡介
1、納米氧化鋅(ZnO)由于其獨特的性能,在光催化和太陽能電池領域應用前景廣闊。但是,較低的量子產率和光能利用率使納米ZnO的光催化活性不高,這限制了其高效的應用。此外,無法高效低能分離回收光催化后的ZnO,也是一個亟需解決的問題。針對上述兩種問題,本論文利用石墨烯修飾改性納米ZnO薄膜,并提出以玻璃基片為固定納米ZnO的載體,得到固化的有序多孔ZnO薄膜及其復合膜,對其光學性能、光催化活性及使用壽命進行研究。
以玻璃基片為固定載
2、體,本研究通過浸漬提拉法制備了納米ZnO薄膜,解決了納米ZnO易流失、不易回收的問題。用掃描電鏡(SEM)、X衍射射線(XRD)等手段對薄膜進行表征,考察其光學性能和光催化活性。結果表明,納米ZnO平鋪在玻璃基板上,晶型為六方纖鋅礦結構,尺寸為13.6nm;在500W汞燈下,60min納米ZnO薄膜光催化降解水溶液中亞甲基藍(MB)和甲基橙(MO)的效率分別為87.3%和54.2%;另外,隨甲基橙溶液濃度的增大,ZnO薄膜對甲基橙的降解
3、率呈先增大后減小的趨勢,當濃度為3mg/L時,甲基橙的降解率達到最大(92.8%);使用壽命測試表明,90min回收的納米ZnO薄膜對甲基橙降解率在70%以上,光催化效果良好。
為提高納米ZnO薄膜的光催化活性,以聚苯乙烯(Polystyrene)為模板,通過浸漬提拉法得到有序多孔ZnO薄膜,考察該薄膜光學性能及光催化活性。與納米ZnO薄膜相比,多孔ZnO薄膜的多孔結構增大了膜的比表面積,并加快甲基橙在材料內部傳遞,反應活性位
4、增多使催化活性增高;也增強了光吸收強度。500W汞燈下、90min有序多孔ZnO薄膜對甲基橙的降解率為94.7%,較納米ZnO薄膜80.2%的降解率有所提高。
為進一步提高納米ZnO薄膜的光催化活性,利用石墨烯改性納米ZnO薄膜,制備了ZnO-石墨烯復合膜和有序多孔ZnO-石墨烯復合膜,用SEM、XRD等手段對復合膜進行表征,考察復合膜的光學性能、光催化活性和使用壽命。石墨烯的引入使ZnO光吸收強度上升,并且將光譜響應范圍拓展
5、到可見光區(qū),對ZnO晶型的六方纖鋅礦結構未產生影響;在500W汞燈下,90min內石墨烯修飾的ZnO有序多孔復合膜降解甲基橙的效率最高(99.7%),致密復合膜次之(93.5%),納米ZnO薄膜最低(80.2%);此外,隨氧化石墨烯溶膠濃度的增加,由于石墨烯負載量不同,ZnO-石墨烯復合膜對甲基橙的降解率呈先增大后減小的趨勢。使用壽命測試表明,90min內回收的ZnO-石墨烯復合膜降解甲基橙的效率均在90%以上,優(yōu)于ZnO薄膜70%的效
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