ZnO:Cd纳米棒的制备及其光催化降解性能研究

采用水热法制备了ZnO和不同Cd掺杂浓度的ZnO:Cd纳米棒。通过x射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计和拉曼光谱对ZnO:Cd纳米棒的结构和光学特性进行了系统研究。结果显示,样品为一维纳米棒结构,Cd的掺杂可以减小ZnO纳米棒的晶粒尺寸和光学带隙。利用分光光度计检测ZnO:Cd纳米棒对偶氮结构染料(甲基橙溶液)的光催化降解效率,结果表明Cd掺杂可以改善ZnO的光催化性能,掺杂浓度为16%时ZnO:Cd纳米棒对甲基橙溶液的光催化降解效率最高。     

纵向多孔及实心ZnO微纳米棒的制备、表征及其光催化性能研究

以硝酸锌和六次甲基四胺为原料,水为溶剂,采用低温水热法制备出具有优异光催化性能的六方纤锌矿结构ZnO微纳米棒,并研究了合成过程中磁力搅拌及原料溶液浓度对制备产物形貌及光催化性能的影响,建立了其光催化降解甲基橙的动力学方程。结果表明,搅拌条件下制备的产物为纵向多孔的棒状ZnO,无搅拌条件下制备的产物为实心ZnO纳米棒.优选出的硝酸锌和六次甲基四胺浓度均为0.025mol/L。相比于实心ZnO纳米棒,纵向多孔的棒状ZnO具有更优异的光催化性能,在紫外光照射20min后,对甲基橙的降解率达到100%。通过动力学模型拟合发现,纵向多孔的棒状ZnO具有更大的催化速率常数(0.2942 min~(-1)),是实心ZnO纳米棒催化速率常数(0.1306min~(-1))的2.25倍。     

掺铁纳米氧化锌的制备及其光催化性能

采用共沉淀法制备了纯纳米ZnO和掺铁纳米ZnO,并用X射线衍射光谱进行了表征。用紫外灯作为光源,甲基橙溶液为光催化反应模型降解物,研究了ZnO及掺铁ZnO的光催化性能,并考察了前驱体焙烧温度、铁掺杂量、底物浓度、光照时间以及pH对降解率的影响。结果表明,掺杂铁离子提高了ZnO的光催化活性,400℃热处理的掺杂铁0.5%(质量比)的ZnO的光催化性能最好;当甲基橙初始浓度为5mg/L,光照时间3h,掺杂铁0.5%(质量比)的ZnO粉末对甲基橙的降解率达到84%;掺铁纳米ZnO在弱酸性条件下的催化效果比碱性条件下更好。     

晶面择优取向ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光催化活性研究

采用简单、低温的方法,在修饰过的Zn片上成功制备出具有高度取向的ZnO纳米棒阵列.用SEM、XRD和PL技术对制备出的ZnO纳米棒的结构和谱学特性进行了表征,并通过降解甲基橙溶液研究了其光催化活性.结果表明,ZnO纳米棒是六方钎锌矿晶,与基底垂直,具有沿(002)晶面择优生长的特征.统计结果显示,湿化学反应24h后90%以上的ZnO纳米棒直径为80～140nm,长度为4μm.在PL谱中观察到3个荧光发射带,中心波长分别位于386nm的紫带、524nm的绿带和450～500nm附近的蓝带.ZnO纳米棒的光催化反应为一级反应,表观速率常数与甲基橙的初始浓度有关.     

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.     

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。     

溶液法制备ZnO纳米阵列的影响因素及光催化活性

利用无水醋酸锌原位水解生成的纳米ZnO作晶种,通过溶液法制备ZnO纳米阵列,研究反应过程中各因素对ZnO纳米阵列形貌的影响,并对制得的ZnO纳米阵列的光催化活性进行研究。结果表明:采用浸涂方式制备晶种,生长得到的ZnO纳米阵列在衬底表面均匀密集分布;采用喷涂方式制备晶种,生长得到的ZnO纳米阵列存在着较大的空白区域。在晶种前驱体溶液中添加二乙醇胺或甲酰胺,会引起纳米ZnO成核的聚集,不利于制得分布均匀的ZnO纳米阵列。反应溶液pH=6.7时,可得到均匀、密集且取向性良好的ZnO纳米阵列结构。以不锈钢金属网为基底制备的ZnO纳米阵列应用于15mg/L甲基橙的光催化降解,3h即降解完全,且进行连续三次反应后仍表现出良好的光催化活性。     

TiO2负载ZnO纳米棒的制备及其光催化性能

采用水热法制备ZnO纳米棒,将TiO2溶胶高速旋涂在ZnO纳米棒的表面,得到TiO2/ZnO复合半导体。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及UV-Vis漫反射等研究样品的表面形貌、晶型结构及光学特性。结果表明:375℃高温焙烧后,TiO2生长成颗粒状,均匀负载在ZnO纳米棒的表面,样品对紫外-可见光的吸收增强。以甲基橙溶液为模拟废水在紫外光辐照下的降解率来评价样品的光催化性能,结果显示,两种半导体复合以后,对光的利用率提高,对甲基橙模拟废水的降解率高于单一半导体。     

Mn掺杂花状ZnO的合成及其光催化特性研究

采用液相沉积法,在室温条件下制备了不同Mn掺杂浓度(0,0.25%,0.5%和1.0%(摩尔分数))的花状ZnO微结构。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的花状ZnO微结构的物相及形貌进行表征。以甲基橙溶液作为光催化反应模型污染物,对不同浓度的Mn掺杂花状ZnO微结构的光催化性能进行了研究。实验结果表明,Mn在ZnO材料中以两种形态存在,即进入晶格以Mn2+形式替代Zn2+和以Mn3O4形式附着在ZnO材料表面。且Mn掺杂提高了花状ZnO微球结构的光催化活性,当掺杂浓度为0.25%(摩尔分数)时光催化性能最优,紫外光照2.0h后,对甲基橙的光催化降解率可达88.7%。     

RGO/ZnO纳米棒复合材料的合成及光催化性能

采用水热合成法制备ZnO纳米棒及RGO/ZnO纳米棒复合材料。研究不同含量的RGO对RGO/ZnO纳米棒复合材料光催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(FESEM)、光电子能谱仪(XPS)及漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)检测手段对RGO/ZnO进行表征。结果显示:RGO与ZnO纳米棒成功复合。加入GO的含量不同,获得的RGO/ZnO样品在可见光区域的吸光度值不同。以甲基橙作为模拟污染物的光催化结果表明,RGO/ZnO复合材料具有高的紫外-可见光光降解效率,加入GO与ZnO的质量比为3%时,样品紫外-可见光光催化性能最佳,120min内甲基橙基本可以完全降解;且在波长大于400nm可见光照射下,RGO/ZnO具有一定的可见光活性,180min内其降解甲基橙效率最大可达26.2%。同时,RGO/ZnO具有较好的光稳定性。     

低温水解法优化制备光催化剂TiO_2

采用低温水解法制备纳米TiO2材料,并用所制备的材料光催化降解甲基橙溶液,以甲基橙的降解率作为评价指标,考察了水浴温度、水钛摩尔比和pH对TiO2光催化性能的影响,通过正交试验优化了制备条件。运用X-射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对制备的样品进行了表征。结果表明:pH对TiO2光催化性能的影响最大,水钛摩尔比次之,水浴温度影响最小;而且pH=2,r(H2O/TTIP)=80,T=60℃时,样品的光催化活性最高,8mg/L的甲基橙在紫外光下降解率达85%以上,在模拟自然光下降解率可达60%以上。     

海胆形氧化锌纳米结构的制备与光催化性能

以Zn(AC)2.2H2O为原料,NH3.H2O为络合剂,在NaBH4辅助下140℃水热反应2 h制备出ZnO纳米棒自组装的海胆形结构。采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对产物进行表征。结果表明,海胆形ZnO结构的直径约为3～17μm,它是由直径约为100 nm,长度约为500 nm～3μm范围的ZnO纳米棒自组装而成。提出了ZnO纳米棒自组装海胆形结构的可能生长机理。NaBH4与溶液中的少量H+结合生成H2气泡,ZnO纳米晶吸附在H2的气液界面形成了纳米颗粒自组装的微球,随着反应时间的延长,组装成微球的ZnO纳米颗粒沿[0001]方向取向生长成ZnO纳米棒,最终形成ZnO纳米棒自组装的海胆形颗粒。室温下以海胆形ZnO纳米结构和ZnO纳米棒为光催化剂,以偶氮染料甲基橙作为光催化研究对象,紫外光照70 min,对甲基橙的降解率分别为97%和67%。     

ZnS/ZnO纳米片组装的多孔微球的制备及光催化性能研究

将水热法制备的ZnS纳米球500℃下保温2h制备出由ZnS、ZnO纳米片组装的多孔微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见近红外分光光度计和紫外-可见分光光度计等对样品的形貌、结构和光学性能进行了表征。以甲基橙(MO)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。ZnS/ZnO异质结材料的带隙明显窄于ZnO,光催化活性得到提高;经60 min紫外光照射后,ZnS/ZnO异质结催化剂对MO的降解率为76%。最后分析和探讨了异质结催化剂的光催化机理。     

Ce掺杂ZnO分级结构微球的制备及其光催化性能研究

以硝酸锌、氢氧化钠、硝酸铈为原料,采用沉淀法制备了一系列Ce掺杂的Ce/ZnO分级结构微球。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能量色散谱仪和紫外-可见漫反射光谱仪等对样品进行表征。以甲基橙的光催化降解为模拟反应,考察了Ce掺杂量对Ce/ZnO分级结构微球光催化性能的影响。结果表明:Ce/ZnO分级结构微球由ZnO微纳米片相互交错构建而成,Ce的掺杂提高了Ce/ZnO分级结构微球的光催化活性,其中Ce摩尔分数为1.5%的Ce/ZnO对甲基橙的光催化降解效果最好,紫外光照射60min甲基橙降解率为98.3%,循环使用4次,其催化活性未明显下降。     

镍掺杂纳米ZnO的制备及在改性涤纶织物上的应用

以二水合乙酸锌和六水合氯化镍为原料,在碱性醇溶液中通过水浴法制备了镍掺杂纳米ZnO复合物。通过对亚甲基橙溶液(MO)作为有色污染物进行降解,研究了不同掺杂含量的纳米ZnO复合物对其光催化性能的影响。然后将制备的Ni/ZnO应用在改性涤纶织物上,采用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、扫描电镜、XPS及XRD等对其进行表征,并测试Ni/ZnO复合物处理改性涤纶织物后的抗紫外线效果。结果表明,适量的Ni掺杂,能够进入ZnO内部,降低其禁带宽度,同时光响应范围向长波方向拓宽,且在经过处理的织物表面能明显观察到大量Ni/ZnO存在。与4%,5%,6%掺杂量的Ni/ZnO相比,3%Ni掺杂的纳米ZnO在λmax处的吸光度最低,对于甲基橙的降解率为81.2%,此掺杂ZnO对甲基橙水溶液的有较高的降解率,并呈现出较佳的光催化性能。同时,3%Ni/ZnO处理改性涤纶织物后的抗紫外线等级(UPF值)达到50+。     

ZnO纳米片的室温绿色法制备及光催化性能研究

以聚乙二醇为表面活性剂,在室温下采用简便、高效、环保的均匀沉淀法制得ZnO纳米片,并用XRD、SEM、TEM、UV-Vis等方法对产物进行了表征。研究表明,ZnO纳米片平均直径为300nm,平均厚度约为40nm,产物形貌规则且分散均匀,结晶性良好。通过对ZnO纳米片形成机理和实验条件进行系统探讨,提出了三步反应机理。发现聚乙二醇对产物的形貌和尺寸起着关键作用,反应温度对其也有着重要影响。通过甲基橙光催化实验,发现ZnO纳米片具有优良的光催化性能,在日光照射2h下对甲基橙溶液的脱色率可达99.3%。该法简便、绿色、快捷,具有良好的工业化生产前景,并可推广于其它纳米功能材料的制备。     

光还原法制备纳米Ag/ZnO及其光催化性能研究

采用光还原法制备了Ag/ZnO光催化剂,并运用紫外-可见光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对催化剂进行表征。以甲基橙为标志物,探究了催化剂的投加量和甲基橙的初始浓度对光催化反应性能的影响。结果表明:Ag~+成功的进入了ZnO晶格中,取代了部分Zn~(2+)。光催化降解反应表明,Ag/ZnO都能够提高光催化效率,当催化剂用量为1.2g/L,光照30min,可以使0.01g/L的甲基橙溶液降解率达到92.259%。     

环境友好型塑料用改性ZnO添加剂的光催化性能研究

以纳米ZnO和AgNO3溶液为原料,采用掺杂的方法制备了改性的塑料用ZnO添加剂,通过其光催化降解亚甲基蓝的效果评价了样品的光催化性能。实验结果表明,当银的掺杂量为2.8%,光催化剂添加浓度是0.8g/L时,此时Ag/ZnO复合粉体对亚甲基蓝的光催化降解效果最好。制备的Ag/ZnO复合粉体在紫外光区和可见光区都有较强的吸收,且吸收峰波长和Ag与纳米ZnO相比都出现了一定程度的红移。掺杂银显著提高了纳米ZnO的光催化性能     

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。     

La3+离子掺杂对纳米ZnO光催化性能的影响

采用共沉淀法,选择尿素为沉淀剂,制备了一系列不同La3 掺杂浓度的纳米ZnO粉体.讨论了不同掺杂浓度的样品催化降解甲基橙的光催化活性,并通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析测试手段研究了粉体样品的相组成、晶胞参数和晶粒大小对光催化性能的影响.结果表明:La3 掺杂能够显著提高ZnO粒子的光催化活性.最佳掺杂浓度为100:0.2;最后提出了La3 改善纳米ZnO粉体光催化性能的作用机制.