过渡金属掺杂氧化锌的制备及光催化降解性能

《过渡金属掺杂氧化锌的制备及光催化降解性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号O643学位代码308密级学校代码10298学号3120168南京林业大学研究生硕士学位论文论文题目：过渡金属掺杂氧化锌的制备及光催化降解性能作者：张海洋专业：材料物理与化学研究方向：光催化材料指导教师：朱丽珺教授二○一五年六月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文出版

2、授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》（以下简称“章程”，见WWW.cnki.net),愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博项士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级：s/公开□保激（月至_年__月）作者签名：-对—年_ii月M曰对年月」4日致谢时光总是在不经意间匆匆流走，三年

3、硕士研究生的学习和生活即将结束，心中有说不尽的感激，一路走到今天，离不开很多人的帮助。在硕士即将毕业之际，我首先要衷心感谢导师朱丽珺教授，本论文的研究是在朱丽珺老师严格要求下和谆谆教诲下完成的。从论文开始选题、实验方案制定、实验实施和实验结论分析方面都离不开朱老师的悉心指导。感谢本专业的郭斌老师，徐莉老师，何明和罗振扬老师在实验和学习过程中给予的大力支持和帮助！特别感谢同窗李雪银三年来在实验和生活上给予的支持和帮助！感谢我的师姐翟露，师兄唐皞，师妹陈燕、沈佳佳、周曦禾、林琳，师弟石燕军、徐旭昇，大家在一起度过了愉快的学习阶段，你们的帮助与支持使本研究得以顺利完成！感

4、谢2012级同学温中印、刘芹、张欢、姜海天、许定佳的相互指导与帮助。感谢我的家人，是你们的支持和关心使我顺利的完成了学业。感谢南京林业大学理学院三年来对我的培养！最后感谢为评审本论文而付出辛勤劳动的全体老师。张海洋2015年4月于南京林业大学摘要染料废水是一种工业废水，光催化降解染料废水是当前的研究热点之一，而主要的困难集中在制备新型高效、价格低廉的催化剂上。本课题通过水热合成法制备出ZnO前驱体，并在此基础上分别通过水热合成法、化学沉积法和光还原法制备出过渡金属掺杂ZnO光催化剂。采用甲基橙溶液的紫外光降解作为探针反应测试了ZnO和M/ZnO（M=Cu、Fe、Ag

5、）的光催化性能，系统地研究了不同影响因素下光降解的效率，提炼出最佳光催化条件。(1)使用3组不同的反应物①以Zn(Ac)2·2H2O,NaBH4,NH3·H2O为反应物、②以Zn(Ac)2·2H2O,NaOH为反应物和③以Zn(NO3)2·6H2O,(CH2)6N4为反应物，通过水热合成法制备出3种ZnO纳米粒子，用SEM和TEM表征可知，所制备的ZnO均具有较好的结晶性。XRD结果表明ZnO均为六方晶系纤锌矿结构。其紫外可见光谱在400nm附近出现了ZnO的特征吸收峰。通过改变ZnO投加量、光照时间、甲基橙初始浓度、溶液初始PH值，得出②号ZnO光催化剂的光催化性

6、能、制备方法优于①号和③号ZnO。当②号ZnO光催化剂投加量为1.2g·L-1，甲基橙溶液浓度0.01g·L-1，光照时间60min，溶液pH=9，此时降解率为81.35%。选取②号ZnO光催化剂作为前驱体，为下一步实验做准备。(2)通过水热合成法成功的制备出M/ZnO（M=Cu、Fe、Ag）光催化剂，制备的光催化剂结晶度高，粒径约500nm，其紫外可见光谱相对于纯ZnO出现了不同程度的红移。比较出过渡金属Cu和Fe掺杂ZnO在一定程度上抑制了其光催化活性，而Ag/ZnO光催化剂投加量为1.2g·L-1，甲基橙溶液浓度0.01g·L-1，光照时间60min，溶液pH

7、=11，此时Ag/ZnO的光催化效率达到了99.86%，相比于纯ZnO的最高降解效率81.35%有了明显的提高。(3)通过化学沉积法制备了纳米M/ZnO（M=Cu、Fe、Ag）光催化剂，对照纯ZnO和M/ZnO样品的XRD衍射图可见，掺杂后的衍射峰数目减少，衍射峰的宽度发生了变化，再仔细对比它们同一晶面指数的衍射峰的角度位置，发现也发生了轻微变化，由此可知Cu、Fe、Ag掺杂改变ZnO的结晶生长和晶体结构。光催化剂投加量为1.2g·L-1，甲基橙溶液浓度0.01g·L-1，光照时间60min，溶液pH=5.4时，Cu/ZnO和Ag/ZnO光催化降解效果能够达到8