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微纳结构ZnO/Ag复合材料的制备及其光催化性能研究

陈浩然  
【摘要】:Zn O由于具有优良的物理化学特性,可以应用在众多领域,尤其在与人类健康密切相关的光催化降解有机物污染方面有着重要的应用前景。所以改善Zn O光催化性能对人类社会发展有着重要科学研究价值。不同形貌的Zn O形貌呈现出的性能不同,而对Zn O基体进行表面改性、掺杂也会改变其物理化学性能,从而达到提高其光催化性能的效果。本文采用水热法,合成了花片状和海胆状两种形貌的微纳结构Zn O。通过控制反应时间、反应温度与反应物浓度来调控产物结构。研究表明,水热反应温度100℃、水热反应时间12h、溶液中Zn+与OH-浓度比为1:30的实验参数下,能制备出形貌优良的海胆状Zn O。采用漫反射紫外-可见光谱仪测试了不同形貌Zn O的光吸收谱,海胆状和花片状Zn O的本征吸收带宽出现明显红移,表明其太阳光利用效率得到提升;光催化测试结果表明,海胆状和花片状Zn O与颗粒状Zn O相比,具有更优异的光催化性能。通过湿化学法和光诱导法对制备的海胆状Zn O进行载Ag修饰,成功制备出Zn O/Ag复合材料。漫反射紫外-可见光谱测试表明,制备的Zn O/Ag复合材料的光吸收谱在发生红移的同时,在450-500 nm波长范围内存在一个吸收峰,进一步提高了材料的可见光利用效率,其光催化性能也有了明显提高。采用水热合成法制备出了(Zn Agx)O1-δ(x=0.01%,0.04%,0.1%)材料。当Ag的掺入量为0.01%时,Ag原子完全固溶至Zn O晶格,成功合成了(Zn Ag0.01%)O1-δ材料。研究表明,Ag的掺入可以有效的控制Zn O的生长,制备出尺寸均一、形貌优良的海胆状(Zn Ag0.01%)O1-δ材料,(Zn Ag0.01%)O1-δ材料具有最优异的光催化性能,经过1h催化反应,其降解率可以达到91%。


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