不同形貌的 ZnO的制备及其可见光催化降解性能研究-论文.pdf

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1、浙江理工大学学报(自然科学版)，第31卷，第2期，2014年3月JournalofZhejiangSci—TechUniversity(NaturalSciences)Vo1．31，No．2，Mar．2014文章编号：1673—3851(2O14)02—0154—06不同形貌的ZnO的制备及其可见光催化降解性能研究占美清，顾楠楠，吕汪洋，陈文兴(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州31OO18)摘要：采用Zn-EG／H2OAC体系，即以醋酸锌为原材料，乙二醇／水为溶剂，加入聚乙二醇一2000，溶剂热法制备了四种形貌的ZnO可见光催化材料。探索

2、了乙二醇与水的体积比对ZnO的形貌的影响，并以罗丹明B(1B)模拟有机物染料，研究了不同形貌的ZnO在可见光下的催化降解性能。实验结果表明，当n=5为中空球状ZnO催化活性最好，一l1为双蘑菇状，n=2为瓜子状，n=0．5时为子弹头状，其在可见光下照射3h，对RhB催化降解率分别为100、83、55％、6O。关键词：ZnO；溶剂热法；可见光催化；染料中图分类号：O614．24文献标志码：A研究反应溶剂对ZnO形貌的影响，并以罗丹明B染料模0引言拟有机污染物，研究四种ZnO在可见光照射下的光催化自1972年Fujishima等_1发现在紫外光n型性能，以拓宽1()

3、半导体在可见光催化领域的应用。半导体TiO电极能分解水制氢以来，半导体光催1实验部分化技术开始引起人们的密切关注。ZnO是一种禁带宽度约为3．3eV的直接带隙半导体，且成本低、1．1实验试剂无毒性，具有独特的光学、电学性能和生物相容二水合醋酸锌(Zn(AC)·2H2O，999／6，阿拉丁公性_2刮。已有的研究表明，ZnO在有机污染物降解司)，乙二醇(AR，杭州高晶精细化工有限公司)，聚乙二和光电传感器上比TiOz具有更大的前景L7]。但醇(PEG，AR，Mw一2000g／mol，国药集团化学试剂有是ZnO绝大部分只能吸收紫外光，对可见光利用率限公司)，去离子水，

4、罗丹明B(工业用，东京化成工业株很低，限制了它在可见光催化剂领域的发展。金属式会社)，无水乙醇(AR，杭州高晶精细化工有限公司)。氧化物的可见光催化性能可通过金属、非金属、阳离1．2四种形貌ZnO的制备子、阴离子掺杂得到改善，但是这些制备方法大多需a)双蘑菇状ZnO(1一ZnO)的制备：量取110mI要高温高压、高成本等条件。ZnO半导体内在性能的的乙二醇与10mL的超纯水于三颈瓶中，超声10提高关键在于晶体结构和形貌的改变。目前为止，min。称取16mmol的Zn(AC)2·2H2O，于磁力搅拌Zn0纳米片、ZnO纳米线、ZnO纳米棒、Zn()纳米针已器上搅拌

5、lh，直到醋酸锌完全溶解，溶液变得清澈透被广泛研究，但其可见光催化降解率仍然不够理想。明，形成Zn-EG／H。O-AC体系。然后加入16g的本文报道了一种全新的具有可见光催化活性的PEG2000，于80℃水浴锅中匀速搅拌10min。最后将ZnO制备方法。通过Zn-H2OAC体系，不添加碱三颈瓶中的溶液倒人聚四氟乙烯反应釜里，盖上盖等，采用溶剂热一步法制备不同形貌的ZnO。以醋酸锌子，密封，拧紧反应釜，置于120℃烘箱中反应24h。为原料，乙二醇／水为反应溶剂，聚乙二醇为表面潘『生剂，随后反应釜自然冷却至常温，用去离子水和无水乙醇通过调节乙二醇和水的比例．带0备四

6、种不同形貌的ZnO。各洗遍，取白色沉淀于烘箱6O℃烘干即可收稿日期：2O13—1O一18基金项目：国家自然科学基金(51103133)作者简介：占美清(199O一)，女，江西景德镇人，硕士研究生，主要从事功能性纤维及可见光催化剂研究。通信作者：陈文兴，E—mail：wxchen@zstu．edu．cn第2期占美清等：不同形貌的ZnO的制备及其可见光催化降解性能研究157能谱／keVf．4一ZnO图3产物2-ZnO和4ZnOEDX分析结果2．3XRD与FT—IR分析2．3．1XRD分析图4是ZnO催化剂XRD衍射图谱，产物的X射线衍射特征与文献l】报道一致，为六方

7、纤维锌矿晶系。从图4可以看出，产物在20=31．7、34．4、36．2、47．5、56．6、62．8、66．3。有明显的特征衍射峰，分别对应(100)，(002)，(101)，(102)，(110)，(103)，(112)，(201)晶面，与JPCD：~36—1451完全吻合，且峰尖锐，并没有出现杂峰说明制备的ZnO纯度高。图4中b曲线所示为中空球ZnO的XRD图，与ZnO标准JPCD卡片对比，中空球状ZnO的图5ZnO的FIIR谱图(100)晶面衍射峰20=31．70与(002)晶面衍射峰2注：其中a，b，C，d分别代表1Zn()，2-ZnO，3-ZnO，4-

8、ZnO一34．40的强度