不同形貌的ZnO的制备及其可见光催化降解性能研究

采用Zn-EG/H2O-AC体系,即以醋酸锌为原材料,乙二醇/水为溶剂,加入聚乙二醇-2000,溶剂热法制备了四种形貌的ZnO可见光催化材料。探索了乙二醇与水的体积比n对ZnO的形貌的影响,并以罗丹明B(RhB)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,n=11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%、60%。     

纳米复合材料Ag/ZnO的制备及紫外光催化降解染料

采用溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法制备了纳米复合材料Ag/ZnO,通过X射线衍射（XRD）以及扫描电子显微镜配合X-射线能量色散谱仪（SEM-EDS）等测试手段对其结构、形貌等进行了表征。结果表明,复合材料中Ag成功地掺杂在ZnO上,且合成产物Ag/ZnO具有六方晶系纤锌矿结构。为考察上述复合材料的光催化活性,在紫外光照射下,对酸性品红、罗丹明B、孔雀石绿、亚甲基蓝等染料进行了光催化实验研究,结果表明,该复合材料具有较好的可见光催化活性。     

碳掺杂二氧化钛的制备及其可见光催化性能

以钛酸丁酯为前驱物,葡萄糖为碳源,采用一种简单的湿法工艺制备碳掺杂二氧化钛光催化剂,并考察碳掺入量及焙烧温度对催化剂性能的影响.利用XRD、FE-SEM、TEM、BET、XPS、UV-vis漫反射光谱等手段对样品进行表征测试,通过可见光（〉420nm）光催化降解甲基橙溶液来评价样品活性.结果表明：二氧化钛掺碳后,锐钛矿特征峰显著减弱,但其吸收波长拓展到可见光区;高于275℃时,样品的结晶性随焙烧温度的升高逐渐增强;光催化结果表明,以250℃、葡萄糖含量为17%的条件下制备的样品表现出更好的光催化性能,8h对甲基橙溶液的降解率达到了86.3%,约为商用P25的5倍.表征结果表明此样品基本粒子粒径在5nm左右,比表面积高达380m2/g.     

分级微球BiOI的制备及其可见光光催化性能

通过水热合成法在乙二醇溶液中合成分级微球BiOI可见光光催化剂。在一定范围内,提高水热反应温度,减少表面活性剂PVP投加量,BiOI在模拟可见光下的光催化活性有所提高。分级微球BiOI对罗丹明B的光催化降解结果显示,在140℃、50mL反应液中PVP投加量为0.15g、I与Bi摩尔比为1.0的条件下,制备的BiOI光催化性能最好,可见光照射45min后对罗丹明B降解率达到98%。     

TiO2∶Fe的制备及其在可见光下降解罗丹明B的催化性能

通过溶胶-凝胶法和水热法分别制备了锐钛矿的TiO2颗粒和TiO2纤维,并在可见光下降解罗丹明B以考察其催化性能,结果表明,TiO2颗粒的催化性能略好于TiO2纤维.通过溶胶-凝胶法原位复合一系列Fe以提高纯TiO2颗粒的催化性能,在可见光下降解罗丹明B的结果显示,添加质量分数为1％的TiO2 （TiO2∶1％ Fe）比纯TiO2的降解率提高10％.并进一步通过扫描电镜（SEM）和X射线能量色散谱分析得出TiO2：1％ Fe样品为颗粒状,并由Ti,O和Fe元素组成.     

Cr沉积TiO_2复合薄膜的制备及其可见光催化性能

真空蒸镀法结合溶胶凝胶法成功制备Cr沉积TiO2三层复合薄膜.通过XRD、SEM、UV-vis等手段表征沉积Cr后的TiO2薄膜的结构、可见光吸收性能,以亚甲基蓝溶液为目标物评定其可见光光催化活性.结果表明:该法制备的Cr沉积TiO2复合薄膜,在723 K热处理后,蒸镀的金属层仍然为金属Cr,823 K时被氧化为Cr2O3.不同温度热处理后Cr沉积的TiO2复合薄膜在可见光区均表现出良好的光吸收性.而且随着热处理温度的升高,光吸收性能明显增强.降解实验表明,823 K热处理后的薄膜样品光催化性能最好.在可见光光照射2 h后,对亚甲基蓝溶液降解率接近40%.     

纳米氧化亚铜的制备及其对降解亚甲基蓝的催化性能

以CuSO4.5H2O和氢氧化钠为原料、葡萄糖为还原剂、乙二醇为溶剂,通过溶剂热法合成了纳米Cu2O,并用透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)对其进行了表征;以所合成Cu2O为催化剂,在避光无搅拌的环境下,对其降解亚甲基蓝的性能进行了研究,得到最优催化条件:催化剂用量0.400 g/L,双氧水用量2.5mL(质量分数为12.63%),亚甲基蓝初始质量浓度为10 mg/L时降解效果最佳,50 min后降解率达到95%以上.     

不同形貌微/纳米ZnO的制备及光催化降解活性

以Zn(NO_3)_2·6H_2O、Zn(Ac)_2·2H_2O为锌源,NaOH、无水Na_2CO_3为碱源,采用不同的实验方法与工艺制备了绒球状、棒状、针状、晶须状等7种不同微观形貌与比表面积的微/纳米ZnO粉体材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对产物进行结构和性能表征。配制紫林兰G工业染料稀溶液,选取7种不同形貌的ZnO微/纳米材料作为光降解催化剂,分别在自然光和400W紫外光下对其进行光催化降解性能的对比研究。结果表明,单纯的紫外光也能使染料溶液脱色,但很难达到彻底降解的目的,而微/纳米ZnO在紫外光或可见光下都能使染料溶液彻底降解。不同形貌微/纳米ZnO的光催化降解活性不同,材料的光催化降解活性与粉体材料比表面积高度相关。对于染料稀溶液,因直接沉淀法制备的产物经煅烧而获得的粉体比表面积达36.3m2/g,显示更高光催化活性。不管何种形貌催化剂,在紫外光下的降解速率要比自然光下的快。     

掺杂TiO2纳米线及其可见光催化性能

采用二次阳极氧化工艺制备了高度有序的多孔氧化铝模板,通过模板法与溶胶-电泳沉积法结合的组装技术,合成了具有高比表面积的糖葫芦状M/TiO2(M=Fe3 ,Zn2 ,Cu2 ,Cr3 )纳米线数组体系。采用SEM对样品进行了表征,SEM测试结果表明M/TiO2纳米线数组保持了模板的有序性,直径分布均匀一致,为70 nm左右,长为15μm左右,取向性很好。以甲基橙为目标降解物,在可见光下考察该金属离子掺杂纳米线的催化活性,确定了每种离子的最佳掺杂量。结果显示此掺杂纳米线数组体系具有非常优良的可见光催化性能,这也使得在可见光下纳米线具有更大的应用前景和优势。M/TiO2薄膜的紫外-可见吸收光谱测试结果显示氧化钛的吸收带边红移至了可见光区,并通过相关公式进行了禁带宽度的估算。结合对不同离子掺杂纳米线的可见光催化活性的比较,从不同角度对于过渡金属离子掺杂改性的机理进行了初步探讨。     

氧化锌晶须的制备及其光催化性能

采用锌粉高温氧化法制备氧化锌晶须,研究氧化锌晶须在紫外光照射下光降解甲基橙的能力,用紫外可见光光谱对降解情况进行分析.结果表明:四脚氧化锌晶须的光催化效果要比一维氧化锌晶须好,四脚氧化锌晶须的尺寸越小光催化性能越高.     

ZnO/CuO复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究

采用静电纺丝法制备PVP/Zn(CH3COO)2/Cu(NO3)2复合纤维,经烧结得到ZnO/CuO纳米复合纤维。对烧结前后的纤维形貌、纯度和晶型用热重分析仪(TG),X射线能谱仪(EDS),傅里叶红外光谱仪(FTIR),X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)来进行表征。用紫外-可见分光光度计(UV-vis)来表征ZnO/CuO纳米复合纤维对亚甲基蓝溶液的光催化降解情况。结果显示:乙酸锌与硝酸铜的质量比为10∶1时,复合纤维在700℃时烧结剩余样品,其光催化性能相对较好。     

多壁碳纳米管负载ZnO纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶法,以醋酸锌和硝酸处理过的多壁碳纳米管（MWCNTs）为主要原料,制备了MWCNTs-ZnO光催化复合材料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等手段研究了制得样品的形态结构;通过紫外-可见分光光度计（UV-vis）,在紫外光照射下,分析比较了MWCNTs-ZnO复合材料、MWCNTs和ZnO的混合物以及纯ZnO对甲基橙光催化降解的性能。结果表明：在相同条件下MWCNTs-ZnO复合催化剂对甲基橙光降解有着最高的光催化活性。讨论了复合催化剂用量、重复使用等因素对甲基橙光催化降解效果的影响,并就复合催化剂的抗光腐蚀机制进行了初步的探讨。     

ZnO/CuO复合催化剂的制备及其光催化性能

通过煅烧法制备了ZnO/CuO复合光催化剂,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、伏安光电流、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱(PL)等方法对其结构、表面形貌和光学特性进行了表征。结果显示,复合物为片状结构的ZnO、晶粒呈现花簇状堆积生长的CuO组成了花簇状结构,CuO的引入提高了材料的光吸收能力和光生载流子的分离效率。复合催化剂对活性艳蓝(KN-R)的光催化降解结果显示,400℃煅烧3h、铜锌摩尔比为2时,ZnO/CuO复合光催化剂的光催化氧化性能最好,在紫外光照射下降解率可达94%,在可见光照射下降解率为48.4%。     

电泳法制备ZnO掺杂纳米管阵列及其形貌表征

以阳极氧化铝膜为模板,采用电泳的方法,在溶液中先制备出了锌盐掺杂的前驱体,然后通过退火处理得到了ZnO:Tb3+的纳米管阵列.经扫描电镜观察该纳米管直径尺寸和管壁厚度分别为80 nm和15 nm.由XRD谱图和高分辨透射电镜分析,Tb3+离子已经进入到ZnO的晶格中并占据了Zn的格位或者位于ZnO的间隙位,最后提出了ZnO:Tb3+纳米管阵列的;形成机制.     

Characteristics and Photoeatalytie Effects of Zn/ZnO Nanowhiskers Compared with ZnO Nanopartieles

ZnO nanopowders were prepared by oxidizing Zn vapor in the atmosphere of mixture gas of At and O2 at low pressure. Tetrapod nanowhiskers synthesized at a pressure of 1.6 kPa show pure ZnO feet and Zn phase in the core of the nanopowder. The ellipsoid ZnO nanoparticles were produced at the pressure of 10 kPa. The photodegradation rate of aniline and chemical oxygen demand removal demonstrate that the photocatalytic efficiency of Zn/ZnO nanowhiskers with UV irradiation is higher than that ofZnO nanoparticles. The tetrapod morphology and Zn phase inside nanowhiskers play key a role in photodegradation process.     

Characteristics and Photoeatalytie Effects of Zn/ZnO Nanowhiskers Compared with ZnO Nanoparticles

ZnO nanopowders were prepared by oxidizing Zn vapor in the atmosphere of mixture gas of Ar and O_2 at low pressure.Tetrapod nanowhiskers synthesized at a pressure of 1.6 kPa show pure ZnO feet and Zn phase in the core of the nanopowder.The ellipsoid ZnO nanoparticles were produced at the pressure of 10 kPa.The photodegradation rate of aniline and chemical oxygen demand removal demonstrate that the photocatalytic efficiency of Zn/ZnO nanowhiskers with UV irradiation is higher than that of ZnO nanoparticles. The tetrapod morphology and Zn phase inside nanowhiskers play key a role in photodegradation process.     

Preparation and properties of ZnO nano-whiskers

By a novel controlled combustion synthesis method, a large amount of ZnO nano-whiskers with different morphologies like nanotetrapods, long-leg nanotetrapod and multipods, were prepared without any catalysts and additives in open air at high temperature. Their morphologies, structures and optical properties were investigated by using SEM, XRD and PL spectrum. The possible growth mechanisms on the ZnO nano-whiskers were proposed in this paper. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50572010, 50742007 and 10672020), National Defense Founds of China (Grant Nos. 51420205BQ0154 and A2220061080), “863” Project of China (Grant No. 2007AA03Z103), and the Scientific Research Foundation of Graduate School of BIT (Grant No. AA200802)