納米ZNO-CdS和Nd(OH)3的電化學構筑及其去除染料的研究.pdf

1、近年來,吸附法、電催化氧化、光催化氧化法廣泛應用于去除印染廢水的有機污染物。其中,半導體光催化氧化法日益受到重視,此法能處理多種污染物,適用面廣,特別是對難降解的有機物具備很好的氧化分解作用。此外,光催化反應還具有反應條件溫和、設備簡單、二次污染小、易于操作控制、催化材料易得、運行成本低、對低濃度污染物及氣相污染物也有很好的去除效果、可望用太陽光為反應光源等優(yōu)點,是一種非常有前途的廢水污染清潔治理技術。而納米材料往往具備獨特的結構和優(yōu)異

2、的性能,能提高催化降解、吸附廢水中有機物的效率,近年來也已成為印染廢水處理領域研究的熱點,并取得了巨大的進展。
　　 氧化鋅(ZnO)是一種多功能寬帶隙氧化物半導體材料,室溫下禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能高達60 meV。它具有優(yōu)異的催化、光學、光電、壓電、氣敏等特性,且易于與多種半導體材料實現(xiàn)集成化。此外,它可以通過摻雜改變其光學和電學性質,因此ZnO在許多方面具有廣泛的應用。由于ZnO在強酸性和堿性溶液當中易于溶解、

3、在可見光下光催化活性較低等缺點限制了ZnO在光催化中的應用。在ZnO表面耦合一種窄帶半導體如CdS、CdSe等制成復合光催化劑,不僅可以增加其光化活性還可以提高穩(wěn)定性。
　　 然而,如何采用有效的制備方法合成ZnO復合光催化劑并對其微結構和有關性能進行研究是目前極需解決的難題。
　　 由于CdS的帶隙能只有2.4 eV,對可見光有較強的吸收,而且能帶結構與ZnO的通帶結構匹配。因此,本論文主要通過電化學沉積得到ZnO/C

4、dS核-殼納米棒材料,借助SEM、TEM、XRD、EDS等手段對ZnO/CdS核-殼納米棒材料進行微觀結構的分析,并研究其光降解甲基橙的性能。
　　 首先,采用非模板電沉積法在FTO導電玻璃上制備ZnO納米棒陣列。通過改變各種實驗條件如支持電解質或添加劑的濃度、沉積時間、電流密度等,研究對ZnO納米棒生長的影響因素,尋找最優(yōu)的制備條件。
　　 其次,在上一步的基礎上,再通過電沉積的方法在ZnO表面復合一層CdS,得到Zn

5、O/CdS核.殼納米棒復合光催化劑。通過控制電沉積時間在Zn0納米棒表面上得到厚度不同的CdS層,得到三種不同的ZnO/CdS核-殼納米棒。光降解甲基橙(MO)實驗表明了ZnO/CdS核-殼納米棒的光催化活性比單純的ZnO納米棒好,且沉積時間為15和30 min的效果最好。
　　 納米材料由于其比表面積大、吸附能力強已經(jīng)在水處理中應用,特別是去除有機染料。本論文還發(fā)展了一種簡單且快速、無需模板及表面活性劑的電沉積方法來制備大面積