Ag、Co2+摻雜ZnO中空纖維的制備及其光催化性能.pdf

1、本論文以棉花纖維為模板制備了ZnO以及Ag和Co2+摻雜的ZnO中空纖維光催化材料，并借助各種分析手段研究了該材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收特性及表面結(jié)構(gòu)等。以亞甲基藍(lán)(MB)溶液的脫色降解為模型反應(yīng)考察了所制備材料的光催化性能。本論文主要包括以下三方面的研究工作：
　　1.采用棉花纖維模板制備ZnO中空纖維材料，利用熱重(TG)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見光譜(UV-vis)、紅外光譜(IR)和Ze

2、ta電位技術(shù)對其晶體結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收特性及表面結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征；以亞甲基藍(lán)(MB)溶液的脫色降解為模型反應(yīng)，考察了焙燒溫度、焙燒時間、Zn(NO3)2溶液的濃度和pH值以及MB溶液的pH值對其催化性能的影響。結(jié)果表明：Zn(NO3)2溶液的濃度為0.054mol·L-1和pH值為6.76時640℃焙燒3h制備的ZnO中空纖維，在堿性條件下對MB溶液的催化活性最好；另外，光源和光強(qiáng)也影響ZnO的催化活性。如在300W汞燈下，照射30mi

3、n即可使MB溶液的脫色降解率在98％以上，重復(fù)使用4次仍可保持脫色降解率在95%以上；該材料易于分離、再利用。
　　2.將棉花纖維浸泡在Zn(NO3)2和AgNO3溶液，隨后自然干燥焙燒得到Ag/ZnO中空纖維材料。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、光電子能譜(XPS)、紅外光譜(IR)和紫外-可見光譜(UV-vis)技術(shù)對其晶體結(jié)構(gòu)、形貌、表面結(jié)構(gòu)及光吸收特性等進(jìn)行了表征；以亞甲基藍(lán)(MB)溶液的脫色降解為模型

4、反應(yīng)，考察了焙燒溫度和Ag摻雜量對其催化性能的影響。結(jié)果表明：1.1mol.% Ag摻雜量下640℃焙燒3h制得的Ag/ZnO中空纖維，在500W氙燈下，照射2.5h即可使MB溶液的脫色降解率達(dá)97.4%；在太陽光下達(dá)92.9%。ZnO和Ag/ZnO中空纖維重復(fù)使用5次，都是Ag/ZnO催化活性高于ZnO的，且脫色降解率在86%以上；該材料是一種無能耗、無污染、高活性的綠色環(huán)保型光催化材料。
　　3.采用棉花纖維模板制備Co2+摻

5、雜的ZnO中空纖維材料，改善其的光吸收范圍，提高太陽光的利用率，或抑制光生電子-空穴的復(fù)合，進(jìn)而提高催化活性。采用X射線衍射(XRD)﹑掃描電子顯微鏡(SEM)和紫外-可見光譜(UV-vis)技術(shù)對其晶體結(jié)構(gòu)、形貌及光吸收特性等進(jìn)行了表征；以亞甲基藍(lán)(MB)溶液的脫色降解為模型反應(yīng)，考察了Co2+摻雜量﹑n(Zn2+):n(CA)(CA為檸檬酸)和鈷鹽對其催化性能的影響。結(jié)果表明：Co2+摻雜使ZnO吸收光譜范圍進(jìn)一步向長波長方向拓展，