ZnO納米棒及其修飾薄膜的制備與光催化性能.pdf

1、近年來，ZnO納米棒因其獨特的性能而在光電子器件、氣體傳感器、抗菌消毒等各方面的應用已經(jīng)引起人們的廣泛關注。同時，隨著環(huán)境污染的日益嚴重，ZnO納米棒在光催化降解有機污染物方面的應用也成為當前研究的熱點之一。本文采用一步溶液生長法，在無催化劑-無基底輔助的條件下制備出ZnO納米棒。在此基礎上進一步優(yōu)化工藝，采用固體生長法制備出具有較大比表面積的ZnO納米棒，并且測試了其所具有的優(yōu)異的光催化性能。針對ZnO在光催化過程中容易發(fā)生光腐蝕以及

2、化學腐蝕的缺點，采用在ZnO納米棒膜表面修飾TiO2納米粒子的方法對其改性。
　　 通過研究不同溶膠組分、真空干燥時間、熱處理工藝等，確定了制備具有較高比表面積的ZnO納米棒的最佳工藝：鋅離子濃度為0.20mol/L，氫氧化鋰加入量為0.14mol/L，95℃下加熱攪拌得到溶膠。所得溶膠在95℃下真空干燥24h，研磨至粉末后，緩慢加熱至350℃保溫2h，隨爐溫自然冷卻即可得到。
　　 研究結果表明，上述所得ZnO納米棒因

3、為具有較高的比表面積(27.206m2/g)，因而具有優(yōu)越的光催化性能。在催化劑初始濃度為0.1g/L時，對甲基橙的光催化性能超過了商用P25。同時發(fā)現(xiàn)，它對其他染料同樣具有優(yōu)異的光催化性能：如ZnO納米棒能在較短時間內使亞甲基藍脫色(在光照20min后，它對亞甲基藍的降解率已經(jīng)達到96.73％，而商用P25對亞甲基藍的降解率僅為44.5％)。
　　 采用改進的兩步溶液化學法制備取向性較好的ZnO納米棒膜，在其表面修飾適量的Ti

4、O2。修飾后的ZnO納米棒膜吸收帶邊向可見光區(qū)域有整體的移動，在420nm左右出現(xiàn)了一個新的吸收峰，表明ZnO和TiO2之間存在一定的能帶耦合作用而使其在可見光存在一定的吸收光子的能力。實驗過程中發(fā)現(xiàn)ZnO納米棒膜光催化降解污染物的效率隨著光強的增加而增加，但不是簡單的線性關系：修飾后的ZnO納米棒膜對亞甲基藍，曙紅的光催化性能均有所改善。
　　 在上述實驗的基礎上，進一步研究了表面修飾前后的ZnO納米棒膜的光穩(wěn)定性。結果表明：