納米氧化鋅及其復(fù)合材料制備與光催化性能研究.pdf

1、ZnO是直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料(Eg=3.37eV)，激子束縛能為60meV，作為光催化劑在處理環(huán)境污染物方面有廣闊的應(yīng)用前景。但由于受到尺寸、形貌、晶體結(jié)構(gòu)等因素的限制，導(dǎo)致單純ZnO材料的光催化效率并不高。本論文利用聚苯胺和鉍離子對納米ZnO復(fù)合摻雜改性以期提高其光催化效率和光響應(yīng)范圍，分別制備了不同形貌的納米ZnO、ZnO/PANI,Bi3+/ZnO,Bi4Ti3O12/ZnO,ZnO/Bi2O3/PANI等材料并對材料的光催

2、化性能進(jìn)行了系統(tǒng)的考察和研究。論文的主要工作內(nèi)容如下:
　　 (1)利用水熱合成法制備納米ZnO，通過改變反應(yīng)條件獲得了三種不同形貌的納米氧化鋅（棒狀、球形和花形），利用XRD、FT-IR、SEM等手段對納米ZnO進(jìn)行了表征和結(jié)構(gòu)分析，并對不同納米結(jié)構(gòu)的ZnO形成機(jī)理和光催化性能進(jìn)行了探討和研究。
　　 (2)利用原位聚合法制備了不同形貌的聚苯胺(PANI)/ZnO復(fù)合材料，利用FT-IR、XRD、SEM、UV-Vis等

3、測試手段對復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。考察了復(fù)合物材料的光催化性能和催化動力學(xué)特征。結(jié)果表明:PANI/ZnO復(fù)合材料的光催化性能遠(yuǎn)高于納米ZnO，而不同形貌的PANI/ZnO其光催化降解效率也不同（球形＞棒狀＞花形），球形PANI/ZnO的熱穩(wěn)定性要高于純PANI。光催化動力學(xué)研究表明以球形和棒狀氧化鋅為原料制備的PANI/ZnO復(fù)合材料符合一級動力學(xué)，花形PANI/ZnO復(fù)合物符合二級動力學(xué)。
　　 (3)以Bi3+為摻雜劑，分

4、別制備了鈦酸鉍(Bi4Ti3O12)/ZnO和Bi2O3/ZnO復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的紫外-可見吸收光譜和光催化性能。結(jié)果表明:兩種復(fù)合材料均在可見光區(qū)出現(xiàn)了吸收峰，證明了摻雜鉍離子(Bi3+)可以實(shí)現(xiàn)ZnO在可見光下對有機(jī)污染物的降解。
　　 (4)制備了PANI/ZnO/Bi2O3三元復(fù)合材料，對復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和對次甲基藍(lán)光催化降解的研究。結(jié)果表明:復(fù)合材料不僅可以在可見光下實(shí)現(xiàn)對有機(jī)污染物次甲基藍(lán)的降解，而且可