納米氧化鋅薄膜制備改性及光催化性能研究.pdf

1、納米氧化鋅是一種重要的半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度與納米二氧化鈦相近，而且制備操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。近年來在光催化領(lǐng)域越來越引起重視。但由于納米氧化鋅光催化效率低、光譜吸收范圍窄和粉末回收困難等問題限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，本論文針對(duì)上述問題以溶膠-凝膠和浸漬-提拉法制備得到納米ZnO薄膜、金屬光沉積改性得到納米Ag-ZnO薄膜和聚合物復(fù)合改性得到納米ZnO/PVAc復(fù)合薄膜為研究對(duì)象，采用x射線衍射(XRD)、紫外-可見吸收光譜(UV-vis)

2、、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、順磁共振波譜(ESR)等測(cè)試手段對(duì)其進(jìn)行物性表征，并通過降解染料甲基橙的實(shí)驗(yàn)對(duì)改性效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 (1)納米ZnO薄膜的制備及其光催化性能研究采用溶膠-凝膠法和浸漬-提拉法制備得到納米ZnO薄膜，設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)考察納米ZnO薄膜制備條件對(duì)光催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：煅燒溫度250℃，煅燒時(shí)間60min為最佳工藝條件。在此條件下

3、制備的納米ZnO薄膜在紫外燈光照下，3h內(nèi)對(duì)甲基橙的降解率可達(dá)62％。FESEM、XRD、XPS、UV-Vis和FT-IR分析結(jié)果表明，最優(yōu)條件下制備的納米ZnO薄膜由于顆粒粒徑最小，使得量子尺寸效應(yīng)變得最為顯著，光催化活性最好。 (2)納米Ag-ZnO薄膜的制備及其光催化性能研究采用溶膠-凝膠、浸漬-提拉和光沉積貴金屬的方法制備得到納米Ag-ZnO薄膜，設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)考察了硝酸銀溶液濃度和光沉積時(shí)間對(duì)納米Ag-ZnO薄膜光催化活

4、性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，適量的銀沉積可以顯著提高納米ZnO薄膜在紫外區(qū)的光催化活性。當(dāng)Ag沉積量為0.0182 mg·cm-2時(shí)，光催化效果最好，3h降解率達(dá)到78％。FESEM、XPS、ESR、UV-Vis和FT-IR的分析結(jié)果表明，與納米ZnO薄膜相比，納米Ag-ZnO薄膜表面晶格氧的含量有所下降，而表面羥基氧和吸附氧的含量顯著增加，從而提高了光催化活性。同時(shí)，闡釋了納米Ag-ZnO薄膜的光催化活性提高的原因。 (3)納米Z

5、nO/PVAc復(fù)合薄膜制備及其光催化性能研究采用溶膠-凝膠法和浸漬-提拉法制備得到納米ZnO/PVAc復(fù)合薄膜，通過正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究了PVAe的濃度、煅燒溫度、煅燒時(shí)間、復(fù)合薄膜層數(shù)和附加ZnO膜層數(shù)等工藝因素對(duì)光催化性能的影響。由此得出復(fù)合薄膜的優(yōu)化工藝條件：煅燒溫度為250℃、煅燒時(shí)間為30min、PVAc濃度為10％、復(fù)合薄膜層數(shù)為(1*1)2、無附加納米ZnO膜。最優(yōu)條件下制得的納米ZnO/PVAc復(fù)合薄膜在可見光光照下，2h