類水滑石衍生制備雜化金屬氧化物及其性能的研究.pdf

1、類水滑石是由兩種或者多種金屬氫氧化物構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)材料，又稱為層狀雙氫氧化物(Layered Double Hydroxide，LDH)，廣泛用作催化劑、吸附劑和納米載體等。本論文研究合成了多種含Zn的LDH納米材料和ZnO/LDH納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，使用XRD、SEM、TEM和漫反射UV-vis光譜等方法表征了其結(jié)構(gòu)、形貌和光譜性質(zhì)，并對其潛在應(yīng)用進行了探索。主要研究內(nèi)容和結(jié)果包括:
　　1、采用NaOH腐蝕方法制備了ZnO/Zn

2、-Al納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，煅燒后制各了混合金屬氧化物，研究其光催化性質(zhì)。首先，采用非穩(wěn)態(tài)共沉淀方法制備了系列Zn-Al LDH納米材料，利用氫氧化鋁能溶于NaOH溶液的性質(zhì)，使用不同濃度的NaOH溶液對Zn-Al LDH的表面進行腐蝕，得到了不同腐蝕程度的ZnO/Zn-AlLDH復(fù)合結(jié)構(gòu)，探討了NaOH濃度對生成納米氧化鋅的影響，并通過煅燒制備了ZnO-Al2O3納米混合金屬氧化物。研究發(fā)現(xiàn)，在NaOH的作用下，LDH厚度變薄，在變薄的LDH

3、片層兩面長滿了柱狀的ZnO納米棒，形成類似“三明治”的結(jié)構(gòu)。然后，以ZnO/Zn-Al LDH復(fù)合納米結(jié)構(gòu)和ZnO-Al2O3混合金屬氧化物為光催化劑，研究了其對甲基橙(MO)、亞甲基藍(MB)、羅丹名B(RB)和苯酚等常見染料模型的光降解作用。研究發(fā)現(xiàn)，由于染料分子的結(jié)構(gòu)不同，ZnO/LDH復(fù)合納米結(jié)構(gòu)和經(jīng)焙燒得到的ZnO-Al2O3納米復(fù)合物在低功率的紫外燈下對不同染料進行光催化時表現(xiàn)出一定的選擇性，其中前者對苯酚和甲基橙的降解效率

4、較高，而后者則對甲基橙、苯酚和羅丹名B的較高，但是兩者對亞甲基藍的光催化降解基本上沒有作用。
　　2、采用非穩(wěn)態(tài)沉淀法合成了Zn-Ga、Zn-In、Zn-La等LDH納米材料，研究了反應(yīng)條件對產(chǎn)物的影響及其對有機染料甲基橙的脫色作用。研究發(fā)現(xiàn)，Zn-LaLDH的制備過程中溫度超過40℃，則容易失去LDH的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?。Zn-Ga、Zn-In LDH可以在較大的元素比例范圍內(nèi)制備，但是Zn-In LDH存在Zn(OH)2和In

5、(OH)3雜質(zhì)。Zn-Ga LDH對甲基橙有較強的脫色作用，而Zn-In LDH的脫色作用較弱，對比研究證明這種脫色現(xiàn)象是由吸附作用引起的。
　　3、采用微波合成法制各了ZnO/Zn-Al LDH復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，研究了微波功率、反應(yīng)時間以及種子溶液用量等因素對產(chǎn)物的影響，并對其光催化性質(zhì)進行了初步探索。首先，采用微波加熱方法制備了Zn-Al LDH納米顆粒，作為種子制備了ZnO/Zn-Al LDH納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)，隨著LDH顆

6、粒用量的改變，ZnO納米棒的團簇形貌發(fā)生較大變化。當(dāng)種子溶液用量很低時，ZnO納米棒沿著種子向外生長，得到花狀的團簇聚集結(jié)構(gòu);當(dāng)種子溶液用量很大時，得到ZnO納米棒在LDH片層兩側(cè)生長，形成“三明治”的結(jié)構(gòu)。初步研究發(fā)現(xiàn)，這些ZnO-LDH的復(fù)合結(jié)構(gòu)在低功率的紫外燈下對甲基橙的光降解有一定的催化活性。
　　總之，本論文研究了多種含Zn金屬氫氧化物以及與ZnO復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的制各方法和性質(zhì)，探索了其作為吸附劑和光催化劑的應(yīng)用，在污水處