高效纳米光催化材料的制备及其性能研究

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1、东北师范大学硕士学位论文高效纳米光催化材料的制备及其性能研究姓名：于小丹申请学位级别：硕士专业：分析化学指导教师：郭伊荇20050501中文摘要随着T业的发展，环境污染己经成为人们面临的一个全球性的严峻挑战。在处理污染有机物的方法中，光催化氧化技术因其具有简单易行、经济实用、无二次污染等特点，已经引起了研究者的广泛关注。有机物光催化降解反应通常使用紫外光作光源。但是，由于紫外光代价昂贵、且难以得到，研究者们对太阳光和可见光发生了浓厚的兴趣。为了提高光催化剂的催化效率，许多研究者已经将更多的注意力转移到纳米光催化剂的制备和提高光催化剂的催化活性上来。在本论文中，我们制备了纳米尺寸的复合材料

2、ZnS／Ti02(锐钛矿型)，其中，立方型ZnS通过微乳和程序升温溶剂热方法(200”C，20C／rain)均匀分散在Ti02(锐钛矿型)品格内部，ZnS的掺杂量分别为2．1，10．7和19．9％，产物的平均粒径在10一15igrl之间。复合材料的结构和物理化学性质通过x-射线粉末衍射(XRD)、电感耦合等离子体．原子发射光谱(ICP．AES)、紫外一可见．近红外光谱仪(uv．VIS．NIR)、透射电子显微镜(TEM)、荧光分光光度计(PL)和激光拉曼光谱(Rarnan)等手段进行表征。此外，ZnS／Ti02的光催化活性通过在可见光的作用下对水溶液中有机磷农药一甲基对硫磷(MPT)的降解

3、进行了研究，，并研究MPT在此反应体系中的降解机理。结果表明，将ZnS引入到Ti02(锐钛矿型)的晶格中，有利于增强其荧光发射强度和光催化活性，使其能在可见光的活化下引发MPT的降解反应，这是ZnSJ7Ti02纳米复合材料内部ZnS和Ti02之间的化学作用以及纳米尺寸ZnS／Ti02表面对MPT分子较强的吸附所致。我们制各的另一类光催化剂是具有纳米尺寸的三元硫化物Cdln2S4，制备方法为程序升温水热合成方法，产物的粒径平均在13131"13。通过XRD、uvIVIs．NIR和TEM等于段，对此纳米化合物的结构和物理化学性质进行表征。通过染料甲基橙(MO)的光催化降解反应，详细研究纳米尺

4、寸Cdln2S4的可见光光催化活性，并与用相同方法合成的CdS进行对比。结果表明，Cdln2S4具有远高于CdS的可见光光催化活性，其原因不仅是Cdln2S4在可见区具有强烈的吸收，而且其光稳定性远高于CdS。关键词：ZnS／Ti02；CdS；三元硫化物；微乳；水热合成；溶剂热合成：纳米复合物口，见光光催化；甲基对硫磷；甲基橙AbstractEnvironmentalpollutionhasbecomeaseriousandglobalproblemwiththedevelopmentofindustry．Photocatalyticredoxreactionsusedindegradi

5、ngpollutionorganicshavegainedwideinterestbecauseoftheirsimplicities，economicadvantagesandwithoutthesecondpollution．ThelightsourceoftenusedinAOP(AOP2AdvancedOridationProcess)isUVlightbutresearchersareinterestedinthesolarorvisiblelightinrecentyearsowingtoUVlightisexpensiveanddifficulttOachieve．Toim

6、provethephotoefficiencyofthephotocatalyticmaterials，manyresearchgroupshavefocusedtheirattentiononpreparationofthenanometerphotocatalystsandimprovetheactivityofphotcatalysts．Thefirstnanocompositecatalystthat-wepreparedistheZnS／Ti02，whereZnSinthecubicphasewashomogeneouslydistributedintotheanataseTi

7、02crystallatticeviamicroemulsionandtemperature—programmedsolvothermaltreatmentr200oC．2oC／rain)．TheresultingZnS／Ti02nanocomposites，inaZnSdopinglevelat2．1，10．7，and19．9％，respectively,werecube—shapedwiththeparticlesizesasl