磁性石墨烯基氧化鋅納米材料的制備及光催化性能的研究.pdf

1、由廣泛存在的有機(jī)物和金屬離子所導(dǎo)致的水污染已經(jīng)成為世界性的嚴(yán)重的問題，迫切需要更多的環(huán)境友好技術(shù)。自從Fujishima和Honda在1972年首次使用二氧化鈦作為光陽極在紫外線照射下分解水以來，光催化研究領(lǐng)域的序幕由此揭開，人們對金屬氧化物半導(dǎo)體光催化劑的制備和應(yīng)用做了大量的工作，光催化降解有機(jī)污染物由于其在環(huán)境修復(fù)和轉(zhuǎn)換光能為化學(xué)能方面具有巨大的潛力在近幾十年在全世界范圍內(nèi)引起了越來越多的關(guān)注。在眾多光催化劑中，ZnO由于其具有寬帶

2、隙(3.37 eV)和大的激子束縛能(60 meV)而受到越來越多的關(guān)注。然而有4個缺點(diǎn)限制了ZnO光催化劑的實際應(yīng)用:(1) ZnO的量子產(chǎn)率非常低，吸收光子后產(chǎn)生的電子-空穴對極易再結(jié)合，降低光催化活性;(1) ZnO在光照下極易光腐蝕，在重復(fù)使用后光降解率下降，光穩(wěn)定性差;(3) ZnO粉末在水溶液中單獨(dú)使用時，極易發(fā)生團(tuán)聚，其比表面積大幅度下降，使得反應(yīng)活性位的數(shù)量降低，降低光催化活性;(4)在實際使用后，傳統(tǒng)ZnO光催化劑分離

3、困難，分離效率低，影響其重復(fù)使用，并對環(huán)境造成了一定的影響。將ZnO與磁性石墨烯相結(jié)合形成復(fù)合材料，能夠發(fā)揮協(xié)同作用，提高光催化性能并且具有磁性，能夠快速分離，實現(xiàn)重復(fù)使用。
　　分別采用溶劑熱法制備得到了8種納米磁球修飾的磁性石墨烯RGO-Fe3O4和RGO-MFe2O4（M=Mn2+，Zn2+，Co2+，Ni2+，Mg2+，Ca2+ and Cu2+），和溶膠凝膠法制備得到了ZnO納米粒子，然后通過超聲作用將ZnO納米粒子分別

4、成功地負(fù)載到上述8種磁性石墨烯上，得到了8種RGO-Fe3O4-ZnO Nanoparticles和RGO-MFe2O4-ZnO Nanoparticles(M=Mn2+, Zn2+, Co2+, Ni2+, Mg2+, Ca2+ and Cu2+)具有磁性的三元復(fù)合光催化劑。FESEM圖片顯示，粒徑在200～400nm之間的MFe2O4納米磁球和粒徑在20nm左右的ZnO納米粒子均勻地分布在石墨烯納米片上。通過光催化降解羅丹明B的實驗

5、發(fā)現(xiàn)，RGO-MgFe2O4-ZnO NPs復(fù)合材料的光降解率與ZnO納米粒子相比非常接近，RGO-MgFe2O4-ZnO NPs略低于ZnO納米粒子，但是RGO-MgFe2O4-ZnO NPs復(fù)合材料具有磁性，便于重復(fù)使用，在循環(huán)使用后仍保持較高的光催化活性。
　　通過以8種磁性石墨烯為基底，以ZnO納米粒子作為種子層，然后以RGO-Fe3O4-ZnO seeds和RGO-MFe2O4-ZnO seeds(M=Mn2+, Zn2

6、+, Co2+, Ni2+,Mg2+，Ca2+ and Cu2+)為模板、硝酸鋅和HMT為原料，通過低溫濕化學(xué)方法制備了8種磁性石墨烯-氧化鋅納米棒陣列三元復(fù)合光催化劑RGO-Fe3O4-ZnONanorod arrays和RGO-MFe2O4-ZnO Nanorod arrays(M=Mn2+, Zn2+, Co2+, Ni2+,Mg2+，Ca2+ and Cu2+)。通過光催化降解羅丹明B的實驗發(fā)現(xiàn)，RGO-ZnFe2O4-ZnO