納米ZnO和TiO-,2--ZnO復合材料的合成、結構分析及其光催化性能.pdf

1、納米材料由于其量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和界面效應等特性使得它具有一系列優(yōu)異的電、磁、光、力學和化學等宏觀效應.尤其在光催化、光電轉換這一具有挑戰(zhàn)性的領域,納米半導體材料更將顯示出它無與倫比的優(yōu)勢.該文對納米ZnO和TiO<,2>為代表的納米半導體光催化材料的應用及研究進行了綜合性評述,并詳細研究了納米ZnO和納米TiO<,2>-ZnO復合材料的制備過程及光催化降解染料中的應用.主要包括兩部分研究內容:首先以ZnSO<,4>·7

2、H<,2>O為主要原料,采用直接沉淀法、水熱法、均相沉淀法三種方法合成了納米ZnO,并運用了XRD、TEM、SEM、TG-DTA、FTIR等測試手段對其進行了分析和表征.實驗發(fā)現:采用三種方法均能制得納米級的產物,其中直接沉淀法操作簡單易行,產物粒徑明顯小于水熱法和均相沉淀法;紫外-可見光吸收性能也優(yōu)于另外兩種方法制得的產物.同時實驗發(fā)現:超聲處理或乙醇處理可以明顯減小樣品的團聚程度,從而改善產物的紫外-可見光吸收性能和光催化性能.以自

3、制的納米ZnO作為光催化劑,在日光下對酸性紅4BE等六種有機染料進行光催化降解,實驗表明納米ZnO對酸性紅4BE、酸性黑234、藏藍可完全降解,對酸性黑210、品紅、酸性紅B染料溶液的降解率及相應的COD<,Cr>去除率也可達到90%以上.在對高分子材料改性研究中發(fā)現:添加適量的納米ZnO可提高聚乙烯的抗老化能力和力學性能,對聚乙烯有明顯的改性作用.另外針對單一的納米半導體光催化劑的缺點,我們將納米TiO<,2>與納米ZnO進行復合,以

4、TiCl<,4>、ZnSO<,4>·7H<,2>O為原料,采用微波技術合成出了一系列納米TiO<,2>-ZnO復合材料,并運用XRD、TEM、EDS、FTIR等手段研究了復合氧化物的形成過程、納米晶的物相結構、微觀形貌、粒度大小、組分均勻性等.研究表明:該復合材料既可以避免純ZnO易被酸、堿溶液的缺點,又可以提高納米TiO<,2>的光譜響應和太陽光的利用率,操作簡潔,對藏藍等多種染料及工業(yè)廢水均有一定的降解效果.實驗中對其動力學進行研究