負載型氧化鋅納米棒陣列的制備及光催化性能研究.pdf

1、ZnO作為一種高的激子結(jié)合能（室溫下為60meV）和直接帶隙寬禁帶(～3.37eV)半導體材料，在藍光和紫外光范圍內(nèi)都有大量的應用，近年來被認為是一種重要的光子材料引起學術(shù)界的廣泛關(guān)注。ZnO不同形貌的制備以及ZnO納米棒實現(xiàn)了其在室溫條件下的紫外發(fā)射，引發(fā)了對一維ZnO納米結(jié)構(gòu)的研究熱潮。一維ZnO納米棒陣列因其高效環(huán)保、無二次污染和價格低廉等優(yōu)點，在光催化降解污染物方面?zhèn)涫軐W術(shù)界關(guān)注。
　　負載型氧化鋅納米棒陣列綜合了一維和三

2、維納米材料共有的性能，與一維納米材料相比具有較高的比表面積和孔隙率，尤其是其在光催化降解有機污染物和染料/半導體敏化太陽能方面的廣闊的應用前景，使其引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。然而，到目前為止，具有較高催化性能的氧化鋅微納米結(jié)構(gòu)的制備與合成仍然是一個挑戰(zhàn)。
　　本文在不同基底上制備了負載型氧化鋅納米棒陣列，并且對所制備的ZnO納米棒陣列進行了相關(guān)的表征和光催化降解有機污染物性能的研究。圍繞上述相關(guān)內(nèi)容，本文主要進行了以下幾方面的工作:

3、
　　(1)采用乳液聚合法制備出不同尺寸的聚苯乙烯小球，并且應用無需催化劑、低溫(350℃～450℃)濕化學法和溶膠-凝膠法在不同的基底（陶瓷小球、聚乙烯小球和聚苯乙烯小球）上制備出負載型ZnO納米棒陣列，掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和選區(qū)電子衍射(SAED)、能譜(EDS)和紫外-可見(UV-vis)分光光度計表征分析顯示，負載型ZnO納米棒陣列生長比較均一，覆蓋了基底的整個區(qū)域。ZnO納米棒為

4、六方纖鋅礦單晶結(jié)構(gòu)，沿[0001]方向生長，并且聚苯乙烯小球尺寸在300～600nm時，ZnO納米棒陣列生長較好，長度可達1μm以上。
　　(2)以制備出的負載型ZnO納米棒陣列為光催化劑，研究其降解甲基橙的光催化性能，結(jié)果表明光催化的最優(yōu)條件為:催化劑用量為0.5g/l;光照時間為120min;光源采用紫外光;甲基橙用量為20mg/l;在反應過程通入O2。同時我們用該催化劑降解工業(yè)廢水，并對降解前后工業(yè)廢水CODCr含量進行了測

5、定。測試結(jié)果為:經(jīng)聚苯乙烯小球負載的氧化鋅納米棒陣列光催化降解后，工業(yè)廢水中的CODCr含量由原來的2934mg/L降低為600mg/L。
　　(3)在自組裝的實驗裝置中，以陶瓷小球負載的氧化鋅納米棒陣列為光催化劑，研究其光催化降解甲醛的性能，探討了光催化劑加入量、甲醛的初始濃度和不同光催化反應裝置對光催化降解甲醛性能的影響，進一步對陶瓷小球負載的氧化鋅納米棒陣列進行改性同時對其進行了SEM、XRD和UV-vis表征，研究其摻雜過