22800.不同形貌zno材料的制備及其光催化性能研究

1、STUDY0NTHEPREPARATIONANDPHOTOCATAI』yTICPROPEI之TY0FZNOWITHDIFFERENTMORPHOLOGIESADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByLiuBi

2、ngbingSupervisor：AssociateProfHuBinbin，ProfZhangXingtangJu，2014June201，摘要隨著全球經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，環(huán)境污染成為日益突出的問(wèn)題。其中水污染問(wèn)題引起人們?cè)絹?lái)越多的重視，ZnO作為一種性能優(yōu)異的半導(dǎo)體光催化劑在環(huán)境治理和保護(hù)方面具有良好的應(yīng)用前景。因其光催化性能與其形貌、尺寸和表面缺陷有著十分密切的關(guān)系。因此，通過(guò)調(diào)控ZnO材料的形貌提高光催化性能已經(jīng)成為近期的一個(gè)

3、研究熱點(diǎn)。本文采用不同的制備方法獲得了不同形貌的ZnO材料，并對(duì)其光催化性能開展了細(xì)致的研究工作，著重考察了材料形貌對(duì)其光催化性能的影響。具體的工作可以分為以下幾個(gè)部分：(1)利用水熱法在150oC的高溫下合成了三種不同形貌的ZnO粉體，通過(guò)SEM觀察其形貌主要為片層，短棒和長(zhǎng)棒結(jié)構(gòu)。通過(guò)研究其光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于其它兩種結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)片層結(jié)構(gòu)的ZnO降解性能最好，分析顯示其較好的光催化性能主要源于材料的晶面取向。(2)向溶液中加

4、入檸檬酸鈉作為表面活性劑，用氨水作為沉淀劑合成了片層和球形的納米ZnO。研究了反應(yīng)時(shí)間、濃度對(duì)合成ZnO形貌的影響。在反應(yīng)過(guò)程中，檸檬酸鈉和氨水直接影響合成納米ZnO的形貌。檸檬酸根可以和鋅離子形成螯合物，抑llzno沿著(0001)晶面的生成，從而生成納米片層的ZnO。而氨水也可以與鋅離子形成Zn(OH)42絡(luò)合物離子，檸檬酸鈉與氨水共同作用下生成球形的ZnO。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)控制檸檬酸鈉和氨水的用量，實(shí)現(xiàn)TZnO形貌在球形、短柱、片層結(jié)構(gòu)

5、之間的相互轉(zhuǎn)化，并且兩者的濃度比例直接影響形貌的變化和尺寸的大小。最后研究了兩種不同形貌ZnO的光催化性能，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)片層結(jié)構(gòu)的ZnOLL球形結(jié)構(gòu)的ZnO具有更好的光催化性能，主要原因是片層結(jié)構(gòu)的ZnO顆粒尺寸較小，比表面積較大，其表面的光催化活性點(diǎn)較多，導(dǎo)致其催化效率較高。(3)利用氨水(NH3H20)做為沉淀劑，沒(méi)有添加任何的表面活性劑，利用化學(xué)沉淀法制備了花狀結(jié)構(gòu)的ZnO材料。通過(guò)控制氨水的添加量，進(jìn)而控制溶液的pH，使溶液的pH處