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《安徽大学》 2015年
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ZnO基纳米材料的制备及其性质研究

张洁  
【摘要】:ZnO基纳米材料及其复合物因具有独特的结构、物理化学性质以及优越的性能,被广泛的应用在光学、磁性材料、光催化、传感器等领域。国内外科研工作者一直在探索着如何采用简单、快速、经济安全的方法合成出具有高效性能的纳米材料。本文在国内外大量文献资料调研的基础上,采用化学沉积法和水热方法成功合成了三种不同的基于ZnO的纳米材料及其复合物,研究并探讨了它们在污水处理、环境保护等领域的潜在应用。研究内容包括以下几个方面:1.gBr-Zn O纳米复合材料的制备及其光催化性质研究以氯化锌为前驱物,硼氢化钠作为还原剂并为反应体系提供碱性环境,水作为溶剂,并以十二烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂并提供溴源,随后,往反应体系中加入一定量的银源前驱物,一步反应得到AgBr-ZnO纳米复合物。通过调节反应温度,优化合成产物。随着反应温度的升高,产物由二元Ag-ZnO转变为三元Ag-AgBr-ZnO,再转变为二元AgBr-ZnO纳米复合材料。随后分别用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)等测试手段对产物的物相和形貌进行了表征。测试结果表明,产物是一种复合材料,是由梭形ZnO基体,及其表面附着的粒径约10纳米的AgBr组成。比表面测试结果表明复合之后的产物比单一的ZnO具有更大的比表面积。同时研究了其对染料罗丹明B的光催化降解性质。催化结果显示,在带有365纳米带通滤光片的紫外灯照射下,100毫克样品只需花费27分钟即可以将50毫升8毫克每升的罗丹明B水溶液完全降解。重复催化6次后,对罗丹明B的降解效率还可以保持85%以上。2. ZnFe2O4纳米颗粒的制备及其气敏性质研究基于前期的研究工作,以梭形ZnO和三氯化铁为前驱物,水合胼为还原剂,通过水热方法,控制反应温度、反应时间等条件,制备产物。同样采用XRD、TEM和X-射线光电子能谱(XPS)等测试手段对产物的物相和形貌进行了表征。测试结果表明,所合成的产物为粒径在10纳米左右的ZnFe2O4纳米颗粒。产物是一种顺磁性的半导体材料,这样有利于样品的收集和回收利用。同时产物具有较大的比表面积。利用所合成的产物制作了气体传感器,并检测了丙酮、乙醇、甲醛、异丙醇、乙酸乙酯等实验室常见化合物的传感性质。对比结果表明,ZnFe2O4气体传感器对丙酮气体具有较高的选择性和响应性。3. Co0.85Se-ZnO纳米复合材料的制备及其催化性质研究在实验室前期合成的Co0.85Se纳米薄膜材料工作的基础上,以硝酸钻、亚硒酸钠和六水合硝酸锌作为前驱物,水合肼为还原剂,以水作为溶剂,采用水热合成方法,通过调节反应物物质的量比,合成了目标产物。同样采用XRD、TEM和XPS等测试手段对产物的物相和形貌进行了表征。一系列的表征测试结果表明,产物是在Co0.84Se薄膜上附着有ZnO纳米颗粒的复合材料。复合之后的产物比Co0.85Se具有更大的比表面积。产物作为催化剂催化分解水合肼,具有较好的催化效率和重复利用性。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;O614.241

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