三维分级结构纳米ZnO光催化功能材料的研究进展

以三维分级结构纳米ZnO光催化材料为重点,综述了由低维度纳米ZnO组装的花状、核壳、阵列和微球等三维分级结构纳米ZnO的制备方法,总结了三维分级结构纳米ZnO在光催化降解有机污染物、抗菌以及制氢方面的应用。最后指出三维分级结构纳米ZnO在组装过程中亟需解决的问题,并对其在光催化领域中的未来发展方向进行了展望。     

水热法制备纳米ZnO的研究现状

对水热法制备零维、一维,二维和三维纳米ZnO的制备工艺、生长机制和性能研究进行了综述,发现原料种类、水热温度、水热时间、表面活性荆类型、基板类型等因素严重影响纳米ZnO的形貌和生长机制,进而影响其光学性能、催化性能、气敏性能、场发射性能和介电性能等.对该方法存在的问题及今后的发展方向提出了自己的看法.     

零维、一维和二维ZnO纳米材料的应用研究进展

氧化锌宽禁带半导体不仅具有优异光电性质,而且包含丰富的零维、一维和二维纳米结构。本文主要从零维、一维和二维氧化锌纳米结构的角度出发,分别论述其在光催化器件、气体探测器、太阳能电池、光探测器、发光二极管、激光器、压电转换器件和阻变存储器应用领域的研究进展,并横向对照3种维度氧化锌纳米材料在不同器件领域的应用情况,分析总结不同维度各自物理特性优势发挥的应用器件,最后对氧化锌纳米材料应用面临的难实现p型掺杂等问题进行了展望。     

ZnO/Ag/CdCO_3纳米复合光催化剂的制备及性能研究

采用配位均匀共沉淀法制备出ZnO/Ag/CdCO3纳米复合光催化剂,用TEM、XRD、FT-IR、ICP等对产物的形貌、微观结构及组成进行了表征,着重研究了反应物配比及Cd(NO3)2浓度对ZnO/Ag/CdCO3纳米复合光催化剂催化降解甲基橙光催化活性的影响规律,结果表明,n(Zn2+):n(Ag+):n(Cd2+)=21:1.76:1.75,Cd(NO3)2浓度为0.168mol·dm-3时制得的纳米复合光催化剂对甲基橙(MO)的降解率较ZnO/Ag提高51%,ZnO/Ag/CdCO3对MO的光催化降解符合一级反应动力学方程,表观速率常数为1.4551h-1,是ZnO/Ag的7倍。     

Au修饰ZnO纳米带及其光催化性质研究

采用离子溅射方法在ZnO纳米带表面蒸镀Au层,经过500℃退火,在样品表面形成Au纳米颗粒,通过SEM、XRD对退火后样品进行结构表征,结果表明,随着蒸镀Au量的增加,在500℃退火后的Au颗粒尺寸逐渐减小,且分布均匀。Au颗粒与ZnO纳米带接触可以形成肖特基结,肖特基结能够有效地使电子与空穴分离并且快速导出电子,所以能够有效提高光催化活性。将以上产物作为光催化剂,在紫外光照射下降解甲基橙（Methyl Orange）,研究其光催化性能,与纯zn0相比,金修饰ZnO纳米带的光催化性能有明显的提高,且不同Au颗粒尺寸降解能力不同。     

静电纺丝制备树皮状ZnO纳米纤维及其光催化降解性能研究

采用静电纺丝制备的一维氧化锌(ZnO)纳米纤维是一种常见的可用于光催化降解有机染料和重金属离子污染物的半导体光催化剂。然而已报道的纳米纤维表面较为光滑，光催化能力有待进一步提高。本研究以硝酸锌为锌源，乙醇和N,N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，利用静电纺丝和高温煅烧合成了表面和内部同时具有丰富孔洞的树皮状ZnO纳米纤维，并研究了其对亚甲基蓝和Cr(Ⅵ)的光催化降解性能。通过调节纺丝液中锌源的浓度，得到了不同结构的ZnO光催化剂。X射线衍射仪、扫描和透射电子显微镜测试结果表明，所制备的ZnO纳米纤维高度结晶，纤维表面均匀分布有片状结构。光催化测试表明，经过3h紫外光照射后，树皮状ZnO纳米纤维对亚甲基蓝和Cr(Ⅵ)的降解效率分别达93.6%和63.4%。     

纳米四针状氧化锌晶须光催化降解甲基橙

以纳米四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)为光催化剂,以甲基橙为染料模型化合物,研究了T-ZnOw的光催化氧化降解性能.考察了甲基橙溶液的初始浓度、催化剂用量和粒径等因素对光催化氧化降解反应的影响.研究结果表明,纳米T-ZnOw光催化氧化降解甲基橙的反应遵循一级反应动力学规律;光催化剂纳米T-ZnOw的最佳用量为2g/L,此时经60min光催化降解后,甲基橙溶液的色度剩余率仅为8%;T-ZnOw粒子直径越小,光催化活性越高,效果越好.对比实验和重复实验结果表明,纳米T-ZnOw的光催化氧化降解效果比纳米TiO2和普通球形纳米ZnO粉体更好,是一种高效、长寿的光催化剂材料.     

零维、一维、二维无机纳米材料催化还原CO_2研究进展

CO_2是温室气体的主要成分,但也是可被利用的潜在碳能源。主要介绍了近年来丰富的纳米材料包含零维、一维、二维无机纳米材料催化还原CO_2的研究现状。综述了不同课题组采用零维、一维、二维纳米结构进行催化还原CO_2,从材料结构、催化性能以及基本反应机理等方面进行分析和评述,分析总结不同维度的纳米材料各自的优势。最后对CO_2催化还原研究的发展方向和应用前景进行了展望。     

纳米氧化锌光催化剂的制备及性能研究

以乙酸锌和氨水为反应物,采用简单水热法合成了纳米氧化锌(ZnO)光催化剂,通过FT-IR、XRD、UV-Vis、SEM等测试技术对样品进行表征。以甲基橙溶液为目标降解物,在500W汞灯照射下对甲基橙溶液进行光催化降解实验。结果表明,通过该方法合成的纳米ZnO为六方晶系结构,结构清晰,尺寸均匀,对甲基橙溶液具有良好的光催化性能。同时,对纳米ZnO光催化材料未来的发展趋势进行了展望。     

CeO2/ZnO复合光催化剂制备及其可见光催化性能

采用微波超声法,以ZnO为基体原位生长CeO₂晶体,得到CeO₂/ZnO复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、PL、UV-Vis DRS等方法对制备的材料进行表征,并通过可见光降解AF对样品的光催化性能进行评价。结果表明,ZnO为纳米片互相穿插形成的花形球状结构,其表面附着有纳米CeO₂颗粒,分散性较好。ZnO和CeO₂的摩尔比为20∶1的CeO₂/ZnO复合光催化剂在可见光下表现出良好的光催化活性,光照90 min后对AF的光降解率达到96.44%,较纯相ZnO和CeO₂有显著提高。CeO₂/ZnO的稳定性较好,6次使用后对AF的光降解率仍达到93.53%。机制研究发现,·O₂?是光催化降解AF过程中的主要活性物种。      

GO改性ZnO/CeO2复合纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

以改进Hummers法制得的氧化石墨烯(GO)为原料,采用溶胶-凝胶法成功合成GO改性氧化锌(ZnO)/二氧化铈(CeO_2)(ZnO/CeO_2)复合纳米光催化剂,并对产物的结构、组成及其形貌进行了表征,并以刚果红(CR)为目标降解污染物,考察了不同配合比的产物在紫外光照射下的光催化性能。研究结果表明:在CeO_2与ZnO摩尔配合比为1∶50,GO用量为0.8g,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂的用量为1.0g/L,pH=10,反应120min条件下,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂对100mL(50mg/L)CR的降解率高达94.12%。与相同条件下ZnO/CeO_2复合纳米材料相比,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂的光催化性能得到了明显提高。     

纳米ZnO的制备及光催化性能研究

纳米ZnO因其优良的特性而在光催化、橡胶、医药和化妆品行业等方面有广泛的应用。采用水热法、直接沉淀法、固相法和溶胶-凝胶法等4种方法制备了纳米ZnO。利用X射线衍射仪对试样进行物相分析,使用jade软件进行数据分析,并计算分析样品的平均粒径,结果显示样品的粒径均小于50nm。使用甲基蓝和甲基橙作为光催化对象进行纳米ZnO的光催化实验,检测不同制备方法对所制纳米ZnO在阳光照射下光催化能力大小的影响,并通过紫外-可见分光光度计测试实验前后试剂的吸光度。结果表明纳米ZnO能催化甲基蓝和甲基橙褪色,且对甲基蓝的脱色效果更为显著。     

纳米TiO2光催化剂负载化的研究进展

将掺杂型负载和固定状负载统称为纳米TiO2光催化剂的负载化，综述掺杂改性及固载回收方面的研究进展，简要分析其中的影响因素，并展望TiO2光催化剂今后的研究方向。     

稀土La离子掺杂ZnO复合材料的制备及光催化活性探讨

采用水热法制备ZnO,并以ZnO为载体掺杂稀土La离子,制得La/ZnO复合光催化剂。通过X射线衍射和扫描电镜等方法对制备的光催化剂的结构及形貌进行了表征,并考察了所制备的光催化剂对亚甲基蓝的光催化降解性能。结果表明:稀土La离子可成功负载到ZnO表面,且La/ZnO仍为六方晶系纤锌矿结构,掺杂稀土La离子并未改变其晶型结构。稀土La离子的掺杂可有效提高ZnO对亚甲基蓝的光催化降解性能,最高降解率可达到96.57%。     

微波辅助法合成纳米CeO2/ZnO光催化剂及其光催化性能研究

采用微波辅助共沉淀法制备了纳米CeO_2/ZnO光催化剂。采用X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪以及紫外-可见吸收光谱仪对催化剂样品进行结构表征。以罗丹明B(RhB)为目标降解物对催化剂样品进行光催化降解实验。结果表明:合成的纳米CeO_2/ZnO光催化剂由立方相的CeO_2及六方相ZnO组成,且CeO_2与ZnO较好地复合在一起;该催化剂在紫外区域吸收性能良好。光催化降解RhB实验表明,在质量浓度0.2g/L、pH=8条件下,催化剂光催化性能最佳。     

ZnO/CdS/Ag复合光催化剂的制备及其催化和抗菌性能

先用水热反应合成六方晶相CdS多层级花状微球并在其表面生长ZnO纳米棒形成均匀的ZnO/CdS复合结构,然后用光还原法将Ag纳米颗粒负载于ZnO纳米棒制备出ZnO/CdS/Ag三元半导体光催化剂,对其进行扫描电镜和透射电镜观察、光电性能测试、活性基团捕获实验以及光催化降解和抗菌性能测试,研究其对亚甲基蓝(MB)的降解和抗菌性能。结果表明：ZnO纳米棒均匀生长在CdS微球表面,CdS晶体没有明显裸露,Ag纳米粒子负载在ZnO纳米棒的表面;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂有良好的可见光响应、较低的阻抗和较高的光电流密度;ZnO/CdS/Ag复合光催化剂能同时产生羟基和超氧自由基等活性氧基团;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的30 min降解率高于90%;0.25 mg/mL的ZnO/CdS/Ag对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的灭菌率高于96%,对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)能完全灭除。     

海绵状Ag2O/ZnO复合光催化剂的制备及对甲醛的可见光降解

为克服纳米ZnO晶体可见光光催化活性低的缺点,以六水合硝酸锌、六亚甲基四胺和二水合草酸为原料,采用液相共沉淀-热分解法制备了六方纤锌矿型海绵状ZnO,然后在碱性条件下复合纳米Ag₂O颗粒,得到海绵状Ag₂O/ZnO复合光催化剂,并采用XRD、FTIR、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）、FESEM、TEM和BET测量仪对其进行了表征;采用可见光光源,甲醛（HCHO）液体为光催化反应模型物,研究了不同摩尔比下Ag₂O/ZnO复合光催化剂的暗吸附及光催化性能。结果表明,随着Ag₂O相对含量的增加,HCHO暗吸附效果出现先增大后减小的趋势,当Ag₂O与ZnO摩尔比为1∶5时,HCHO去除率达到43.34%;另一方面,在可见光下Ag₂O/ZnO复合光催化剂对HCHO的降解率呈先增大后减小的趋势,其中Ag₂O与ZnO的摩尔比为1∶10时取得最佳降解效果,经过90 min的可见光光照后HCHO降解率达到78%,总的HCHO去除率为85%。      

纳米Zn/ZnO复合结构的光催化活性

采用干法室温振动研磨的方法制备纳米Zn粉,纳米Zn水解制备纳米Zn/ZnO复合结构。光催化实验证明在太阳光和紫外光照射时,纳米Zn/ZnO复合结构具有优良的光催化性能。TEM检测表明,经11h研磨的Zn粉粒度分布在10～20nm之间,纳米Zn水解反应生成的固相产品,纳米ZnO与未完全反应的纳米Zn构成棒状与片状共存的独特结构,XRD分析表明产物中仅含有Zn和ZnO两种物质;UV-Vis谱显示纳米Zn/ZnO复合体在可见光区的吸收强度明显高于纳米ZnO颗粒,颗粒尺寸减小引起激子吸收峰蓝移,与体相材料相比纳米颗粒有更高的光催化氧化-还原能力。     

CuO/ZnO复合光催化剂的制备和性能

以十六烷基三甲基溴化铵为生长调节剂用一步水热法合成了纳米CuO/ZnO复合光催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、荧光光谱仪(FL)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)等手段对其表征,在紫外光照射下研究了不同CuO配比的复合光催化剂对目标降解物甲基橙的光催化效果和循环稳定性。结果表明,CuO/ZnO复合光催化剂主要由CuO纳米颗粒和ZnO纳米片组成;引入适量的CuO可调节ZnO的光吸收性能,提高紫外光催化效率;过量(?7%)的CuO抑制ZnO的紫外光催化效率;CuO/ZnO在光催化过程中具有良好的稳定性。     

银纳米材料可控制备的研究进展

Ag纳米材料具有独特的光学性、高导电性、高催化性和高抗菌性,在光电、催化及抗菌等领域中占有重要地位,而纳米Ag各种优异性能依赖于其尺寸、形貌和结构等.因此,纳米Ag可控制备的研究成为热点.按照粒子维度,将纳米Ag分为零维、一维和二维结构,对不同结构Ag纳米材料的合成方法及研究现状做简要概述,并总结Ag纳米材料的应用进展.