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纳米氧化锌复合材料的制备及其光催化降解亚甲基蓝性能研究

孙桦  
【摘要】:目前水污染问题日益加剧,光催化技术在降解水中污染物方面极具应用前景。为了提高光催化的能量转化率,当务之急是寻找能有效催化特定反应的催化剂。因此,研制高效光催化剂对于解决环境和能源问题具有重要意义。为此,本文开展了以下几个方面的研究:1.采用水热法合成了不同形貌的纳米氧化锌(Zinc Oxide,ZnO),相结构分析发现所制备的材料为具有良好结晶度的纯相纳米ZnO,通过微观结构分析发现所制备的纳米ZnO的形貌分别为均匀饱满的粒状和长度、直径均一的棒状结构。反应温度为200℃、反应时间为12 h时,所制备的粒状纳米ZnO对亚甲基蓝的降解效率为90.1%。在超声时间为60 min、反应温度为120℃、反应时间为24 h时,所制备的棒状纳米ZnO对亚甲基蓝的降解效率为91.2%。2.以降解效果最好、均匀饱满的粒状纳米ZnO为反应基底,采用水热法制备了纳米ZnO/ZnS复合材料。通过相结构分析得到所制备的复合材料为纳米ZnO/ZnS;通过微观结构分析得到所制备的纳米ZnO/ZnS复合材料中ZnO为颗粒状结构,其上生长有棒状的ZnS晶体。在反应温度为200℃、反应时间为12 h、反应比例为20:2时得到光降解率为95.9%的纳米ZnO/ZnS复合材料。3.以降解效果最好、形貌最优的棒状纳米ZnO为基底,采用水热法制备了纳米ZnO/MoS_2复合材料。通过相结构分析确定该复合材料为ZnO/MoS_2;通过微观结构分析发现该复合材料中棒状ZnO与花状MoS_2复合在一起。在反应温度为140℃、反应时间为9 h、反应比例为20:3时得到光降解率为92.5%的纳米复合材料。4.采用溶胶-凝胶法制备了纳米ZnO/RGO复合材料,研究了不同浓度的RGO对复合材料的影响。通过相结构分析可得到复合材料中ZnO具有取向性生长和高的结晶度,在26.5°附近出现RGO衍射峰,证实了RGO在复合材料中的存在。通过相结构分析可得纳米ZnO/RGO复合材料中二维结构的片状RGO可以为ZnO纳米棒的生长提供一个良好的载体。紫外光下,复合材料对亚甲基蓝的降解率明显提高,降解率为96.6%。


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