溶胶凝胶纳米氧化锌薄膜的制备、改性及光催化性能研究

摘要

本实验采用溶胶-凝胶镀膜的方法,成功地制备了纳米ZnO薄膜,并通过XRD、AFM和UV-Vis吸收光谱对薄膜的结构及形貌进行了表征；考察了基底、退火温度、降解温度、溶液初始浓度和空气流量对ZnO薄膜光催化活性的影响；探讨了ZnO薄膜掺杂改性的原理和依据,分别采用金属离子掺杂、表面贵金属沉积和离子注入三种方法,对ZnO薄膜的光催化活性进行改性试验,并对其失活与再生进行了分析和尝试。结果表明,纯ZnO薄膜光催化活性最优的条件是：石英基底,退火温度300℃,降解温度在25℃~40℃之间,空气流量为40ml/min,溶液起始浓度越低,降解效果越显著；改性后ZnO薄膜的吸收限向可见光方向移动,光催化活性有不同程度的提高；用H2O2清洗的ZnO薄膜的光催化活性可再生,基本可满足重复性实验的需要。ZnO薄膜固载在基片上,无二次污染,便于回收再利用,催化效果显著。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的选题依据及可行性

第二章 实验设备及检测仪器

2.1 实验设备

2.2 检测仪器

第三章 氧化锌薄膜的制备及表征

3.1 溶胶凝胶法镀膜简介

3.1.1 溶胶的制备

3.1.2 基片的清洗

3.1.3 薄膜涂覆工艺

3.1.4 干燥及热处理

3.1.5 溶胶凝胶工艺的优点

3.1.6 存在的主要问题

3.2 氧化锌薄膜的制备

3.2.1 溶胶的获得

3.2.2 基片的清洗

3.2.3 涂膜和热处理

3.3 氧化锌薄膜的表征

3.3.1 XRD分析

3.3.2 AFM分析

3.3.3 UV-vis吸收谱

第四章 氧化锌薄膜的光催化性能测试

4.1 光催化氧化理论

4.1.1 光催化作用理论基础

4.1.2 光催化的技术特点

4.1.3 光催化活性的影响因素

4.2 氧化锌薄膜光催化降解苯酚的前期准备

4.2.1 测量方法的选择

4.2.2 4-氨基安替比林直接光度法原理

4.2.3 化学试剂配制

4.2.4 绘制标准曲线

4.2.5 光催化测试装置

4.3 实验结果与分析

4.3.1 基底的影响

4.3.2 退火温度的影响

4.3.3 降解温度的影响

4.3.4 苯酚初始浓度的影响

4.3.5 空气流量的影响

4.4 光催化剂的失活与再生

第五章 氧化锌薄膜的改性与光催化性能测试

5.1 氧化锌光催化剂的改性依据

5.2 金属离子掺杂

5.2.1 金属离子掺杂改性原理

5.2.2 样品的制备

5.2.3 样品的表征

5.2.4 光催化测试及机理分析

5.3 贵金属沉积

5.3.1 贵金属沉积的改性原理

5.3.2 样品的制备

5.3.3 样品的表征

5.3.4 光催化测试及机理分析

5.3.5 光催化剂的失活与再生

5.4 离子注入

5.4.1 离子注入的改性原理

5.4.2 样品的制备

5.4.3 样品的表征

5.4.4 光催化测试及机理分析

第六章 结论

6.1 结论

6.2 将来可进行的工作

参考文献

硕士期间发表的文章

致谢