ZnO多孔纳米结构纤维材料的制备及可见光催化性能.pdf

《ZnO多孔纳米结构纤维材料的制备及可见光催化性能.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、V01．35高等学校化学学报No．72014年7月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESl523～1528Ag+／Ag／ZnO多孔纳米结构纤维材料的制备及可见光催化性能邵克让，李建娇，安兴才，雷自强，苏碧桃(1．西北师范大学化学化工学院，生态环境相关高分子材料教育部重点实验室，甘肃省高分子材料重点实验室，兰州730070；2．甘肃省科学院自然能源研究所，兰州730046)摘要借助棉花纤维模板，采用两步法制备了Ag／Ag／ZnO多孔纳米结构纤维材料，并利用x射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外一可见光谱

2、(uV．Vis)等对其进行了表征．以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应，考察了银修饰量(摩尔分数，0～1．50％)对ZnO纳米结构纤维材料光催化性能的影响．结果表明，利用模板辅助的两步法制备了Ag一Ag共修饰的ZnO多孔纳米结构纤维材料Ag／Ag／ZnO，Ag和Ag通过改变ZnO的晶胞结构、光吸收特性及形貌等影响其光催化性能；在可见光条件下，Ag／Ag／ZnO的催化性能优于纯ZnO，且与修饰量有关．关键词Ag／Ag／ZnO；多孔纳米结构纤维材料；模板辅助两步法；光催化性能中图分类号0643．3文献标志码A在过去几十年中，半导体光催化剂由于可在水和空气中分解有机物而被广泛应用

3、于环境保护领域之中曲．在众多半导体光催化剂中，ZnO由于具有抗氧化能力强、化学稳定性好、无毒及成本低等优点而在基础研究和实际应用中引起了广泛关注．然而，ZnO的禁带宽度为3．37eV，只能吸收波长较短的紫外光，对太阳光的利用率很低，且激发态导带电子和价带空穴易于复合[9]，降低了光量子效率，使光催化活性降低．因此，拓展ZnO的光吸收范围，抑制光生电子和空穴的复合是提高其光催化活性的关键m．纳米半导体ZnO表面沉积适量的贵金属，不仅可以有效捕获光生电子，阻止电子．空穴对(e。h)的复合，延长空穴寿命’“，而且可以拓展ZnO的光吸收范围，增强对可见光的吸收，从而提高光催化氧化活性

4、．与贵金属Pd，Pt，Au等相比，Ag由于成本低而成为一种比较有实用前景的用于改性ZnO的贵金属．目前常用的制备贵金属Ag沉积半导体ZnO的方法有溶胶．凝胶法¨、溶剂(水)热法n、共沉淀法埔]、射频磁控溅射法和火焰喷雾法加等．功能材料的性能不仅依赖于其纳米尺寸而且依赖于其纳米结构卜引，如二维的纳米膜结构材料、多层化的二维纳米结构材料、多孔型结构材料及纳米纤维结构材料等的性能均优于纳米颗粒材料．棉花具有资源丰富、成本低、可再生，润湿和吸附性能良好等优点，在空气气氛下经适当温度焙烧可以去除棉花纤维模板，其相对的刚性可以有效控制目标材料的形貌、尺寸等．本文使用棉花纤维为模板，利用模

5、板辅助的两步法制备了一系列不同Ag．Ag修饰量的ZnO多孔纳米结构纤维材料(Ag／Ag／ZnO)．并以亚甲基蓝(MB)溶液的降解脱色为模型反应，考察了银修饰量对ZnO纳米结构纤维材料光催化性能的影响．收稿日期：2014-01-20．基金项目：国家自然科学基金(批准号：21174114)、教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队项目(批准号：IRT1177)、甘肃省科技计划项目(批准号：1204GKCA006)、甘肃省自然科学基金(批准号：1010RJZA024)和西北师范大学科技创新项目(批准号：nwnu—kjcxgc-03-63)资助．联系人简介：苏碧桃，女，博士，教授

6、，主要从事微／纳米半导体材料与光催化研究．E-mail：sub~608@gmail．corn高等学校化学学报1实验部分1．1试剂与仪器六水合硝酸锌[Zn(NO)·6H：O，分析纯，上海中秦化学试剂有限公司]；硝酸银(AgNO，分析纯，天津市化学试剂六厂三分厂)；无水乙醇(CHCHOH，分析纯，北京中联化工试剂厂)；亚甲基蓝(分析纯，北京化工厂)；水为去离子水，脱脂棉花纤维(CF)产地为新疆．D／Max．2400型粉末x射线衍射仪(XRD，日本理学公司)；JSM-5600LV型扫描电子显微镜(SEM，日本电子光学公司)；PHI5702型多功能x光电子能谱仪(XPS，美国物理电子

7、公司)；UV-2550型紫外．可见光谱仪(uV—Vis，日本Shimadzu公司)．1．2Ag／Ag／ZnO多孔纳米结构纤维材料的制备1．2．1前驱体Ag／Zn／CF的制备将1．20gZn(NO，)·6HO和一定量的AgNO3溶解于75．0mL无水乙醇中，形成zn和Ag的乙醇溶液；将1．50g干燥、疏松的CF在此溶液中浸泡2h；将浸渍过的CF于室温下自然干燥即得到前驱体Ag／Zn／CF．1．2．2Ag一Ag共修饰的ZnO多孔纳米结构纤维材料的制备将Ag／Zn／CF在空气气氛、640℃下焙烧3h．该过程在