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《中国海洋大学》 2010年
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氧化锌的制备、改性及其光催化性能的研究

徐超  
【摘要】:近来,金属氧化物作为光催化剂降解环境中有机污染物的应用,引起了广泛的关注。ZnO拥有优异的催化性能,但是只能在紫外光的激发下,对有机物进行降解。这是因为其禁带宽度为3.3 ev,只能吸收波长小于380 nm的紫外光。在太阳光中,紫外成份约为5%-7%,而可见光约占46%,红外光为47%。因此为了高效率的利用太阳光进行光催化反应,拓展ZnO光催化剂的光吸收范围,本文通过离子掺杂和半导体复合两种方法,对ZnO进行改性。 通过水热法在不同温度下制备了Co2+掺杂浓度不同的氧化锌粉体(0、0.5、1、3、5 mol%),并且通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外漫反射仪、光催化装置对其进行表征。所得结果为:所制备的ZnO粉体是六方纤锌矿,随着掺杂浓度的增加,ZnO衍射峰的强度逐渐降低,结晶程度越来越差。随着水热温度的升高,ZnO的形貌和尺寸发生了很大的变化由球状(100-200 nm)到椭球状(200 nm)、片状(300 nm)再到六棱柱(10μm)。不论是在低温还是在高温下,所制备的ZnO粉体,随着掺杂浓度的增加,其吸收逐渐向可见光范围内移动,并且在可见光的范围内反射率逐渐降低。ZnO粉体的光催化性能是通过在氙灯照射下降解甲基橙来表征的。通过掺杂,ZnO粉体的光催化效果是增强的,温度为60℃时,掺杂浓度为3%时,ZnO的催化性能最好,照射180 min后,甲基橙能够降解78.54%。 通过浸渍还原氧化法,在不同Cu2+浓度下(0.125、0.25、0.5、1、1.5、2mol/L),制备了ZnO/Cu2O复合催化剂。ZnO属于六方纤锌矿型,Cu20是立方结构。ZnO颗粒大小约为300-400 nm的棒状和块状,Cu20为球状,尺寸大小为50 nm左右,吸附在氧化锌表面。在复合物中,ZnO与Cu20的物质量比为:1:0.017、1:0.025、1:0.076、1:1.137、1:0.138、1:0.136。在可见光范围内(400-610 nm),所有催化剂的反射率都有了明显的下降,并且随着Cu2+浓度的增加,反射率是降低的越来越明显。通过对甲基橙的降解,所有ZnO/Cu2O复合型催化剂对甲基橙的降解活性比ZnO高,并且当Cu2+的浓度大于1 mol/L时,所制备的ZnO/Cu2O复合型催化剂的催化活性还要大于Cu2O。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN304.21

【引证文献】
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