不同形貌ZnO材料的制备及其光催化性能研究.pdf

《不同形貌ZnO材料的制备及其光催化性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、STUDY0NTHEPREPARATIONANDPHOTOCATAI』yTICPROPEI之TY0FZNOWITHDIFFERENTMORPHOLOGIESADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByLiuBingbingSupervisor：AssociateProf．HuBinbin，Prof．Zh

2、angXingtang．Ju，2014June201，J煳燃关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学

3、位论文作者)签名：丕』坐坐20loc年5-月‘f日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名

4、：叁．j小硼≮20ldc年6月p日学位论文指导教师签名：<副型叠三；坎场星l／。’’20竹年f月户日摘要随着全球经济和科技的快速发展，环境污染成为日益突出的问题。其中水污染问题引起人们越来越多的重视，ZnO作为一种性能优异的半导体光催化剂在环境治理和保护方面具有良好的应用前景。因其光催化性能与其形貌、尺寸和表面缺陷有着十分密切的关系。因此，通过调控ZnO材料的形貌提高光催化性能已经成为近期的一个研究热点。本文采用不同的制备方法获得了不同形貌的ZnO材料，并对其光催化性能开展了细致的研究工作，着重考察了材料形貌对其光催化性能的影响

5、。具体的工作可以分为以下几个部分：(1)利用水热法在150oC的高温下合成了三种不同形貌的ZnO粉体，通过SEM观察其形貌主要为片层，短棒和长棒结构。通过研究其光催化降解甲基橙实验发现，相对于其它两种结构来说片层结构的ZnO降解性能最好，分析显示其较好的光催化性能主要源于材料的晶面取向。(2)向溶液中加入柠檬酸钠作为表面活性剂，用氨水作为沉淀剂合成了片层和球形的纳米ZnO。研究了反应时间、浓度对合成ZnO形貌的影响。在反应过程中，柠檬酸钠和氨水直接影响合成纳米ZnO的形貌。柠檬酸根可以和锌离子形成螯合物，抑,llzno沿着(00

6、01)晶面的生成，从而生成纳米片层的ZnO。而氨水也可以与锌离子形成Zn(OH)42-络合物离子，柠檬酸钠与氨水共同作用下生成球形的ZnO。实验中通过控制柠檬酸钠和氨水的用量，实现TZnO形貌在球形、短柱、片层结构之间的相互转化，并且两者的浓度比例直接影响形貌的变化和尺寸的大小。最后研究了两种不同形貌ZnO的光催化性能，实验发现片层结构的ZnOLL球形结构的ZnO具有更好的光催化性能，主要原因是片层结构的ZnO颗粒尺寸较小，比表面积较大，其表面的光催化活性点较多，导致其催化效率较高。(3)利用氨水(NH3-H20)做为沉淀剂，没

7、有添加任何的表面活性剂，利用化学沉淀法制备了花状结构的ZnO材料。通过控制氨水的添加量，进而控制溶液的pH，使溶液的pH处于一系列连续的变化，获得了不同尺寸和形貌的ZnO材料。同时研究了反应时间和反应浓度对生成ZnO形貌的影响。通过XRD、SEM和TEM确定了其晶体结构和形貌，从XRD上可以看出随着pH的增大，所获得的ZnO的结晶度逐渐的提高。从PL上可以看出随着pH的增大，其峰强逐渐的减小，表面缺陷逐渐的减小。随后研i究了七种不同形貌ZnO材料对于甲基橙的光催化降解过程，实验发现pH为10．60时得到的ZnO具有最好的降解效率

8、，在120min的时间里其对甲基橙的降解接近百分之百。最后我们研究了ZnO加入量对光催化降级活性的影响，实验结果发现其存在一个最佳的添加量，这时ZnO具有最好的降解效率。关键词：ZnO，控制制备，光催化降解，甲基橙IIABSTRACTWiththerapidde