納米ZnO和TiO-,2--ZnO復(fù)合材料的合成、結(jié)構(gòu)分析及其光催化性能.pdf

1、納米材料由于其量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和界面效應(yīng)等特性使得它具有一系列優(yōu)異的電、磁、光、力學(xué)和化學(xué)等宏觀效應(yīng).尤其在光催化、光電轉(zhuǎn)換這一具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域,納米半導(dǎo)體材料更將顯示出它無與倫比的優(yōu)勢.該文對納米ZnO和TiO<,2>為代表的納米半導(dǎo)體光催化材料的應(yīng)用及研究進(jìn)行了綜合性評述,并詳細(xì)研究了納米ZnO和納米TiO<,2>-ZnO復(fù)合材料的制備過程及光催化降解染料中的應(yīng)用.主要包括兩部分研究內(nèi)容:首先以ZnSO<,4>·7

2、H<,2>O為主要原料,采用直接沉淀法、水熱法、均相沉淀法三種方法合成了納米ZnO,并運(yùn)用了XRD、TEM、SEM、TG-DTA、FTIR等測試手段對其進(jìn)行了分析和表征.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):采用三種方法均能制得納米級的產(chǎn)物,其中直接沉淀法操作簡單易行,產(chǎn)物粒徑明顯小于水熱法和均相沉淀法;紫外-可見光吸收性能也優(yōu)于另外兩種方法制得的產(chǎn)物.同時(shí)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):超聲處理或乙醇處理可以明顯減小樣品的團(tuán)聚程度,從而改善產(chǎn)物的紫外-可見光吸收性能和光催化性能.以自

3、制的納米ZnO作為光催化劑,在日光下對酸性紅4BE等六種有機(jī)染料進(jìn)行光催化降解,實(shí)驗(yàn)表明納米ZnO對酸性紅4BE、酸性黑234、藏藍(lán)可完全降解,對酸性黑210、品紅、酸性紅B染料溶液的降解率及相應(yīng)的COD<,Cr>去除率也可達(dá)到90%以上.在對高分子材料改性研究中發(fā)現(xiàn):添加適量的納米ZnO可提高聚乙烯的抗老化能力和力學(xué)性能,對聚乙烯有明顯的改性作用.另外針對單一的納米半導(dǎo)體光催化劑的缺點(diǎn),我們將納米TiO<,2>與納米ZnO進(jìn)行復(fù)合,以

4、TiCl<,4>、ZnSO<,4>·7H<,2>O為原料,采用微波技術(shù)合成出了一系列納米TiO<,2>-ZnO復(fù)合材料,并運(yùn)用XRD、TEM、EDS、FTIR等手段研究了復(fù)合氧化物的形成過程、納米晶的物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌、粒度大小、組分均勻性等.研究表明:該復(fù)合材料既可以避免純ZnO易被酸、堿溶液的缺點(diǎn),又可以提高納米TiO<,2>的光譜響應(yīng)和太陽光的利用率,操作簡潔,對藏藍(lán)等多種染料及工業(yè)廢水均有一定的降解效果.實(shí)驗(yàn)中對其動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究