ZnO纳米晶须Al的掺杂及其光催化降解性能

摘要

半导体多相光催化氧化作为高级氧化技术之一，能处理多种污染物，适用范围广，特别对生物难降解有机污染物具有很好的氧化降解作用，能有效地将有机污染物分解为H2O和CO2，是非常有应用前景的环境污染治理技术。ZnO是良好的半导体光催化剂，具有良好的光电特性、化学性能稳定、价格低廉、无毒等特征，但只有波长小于376nm的紫外线照射，光催化反应才能进行。已有的研究证明：对ZnO进行掺杂和修饰可提高其对太阳光特别是在可见光区的吸收效率。但是，在纳米ZnO掺杂金属粒子制备和光催化效果方面仍存在一些不利因素，影响了纳米ZnO光催化剂的热稳定性等，本文从这方面着手，进行了纳米ZnO光催化剂的制备，表征以及光催化反应实验等方面的基础研究。 本文首先用热物理法制备ZnO纳米粉体材料，所得产物为纳米四针状晶须。然后，分别用光化学反应沉积和热物理法制备掺Al/ZnO的纳米粉体材料，采用XRD、TEM等手段研究了四针状纳米ZnO的结构与形貌。在Al掺杂ZnO纳米晶的水相体系中，通过吸光度、脱色率的测定证实了Al掺杂有效的改善了ZnO对亚甲基蓝（MB）的光催化降解性能。Al掺杂ZnO纳米晶较普通氧化锌有更好的光催化活性。效果最好的是热物理法掺Al/ZnO对亚甲基蓝的降解。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1光催化技术概况

1.2光催化剂作用原理

1.3半导体光催化剂的制备

1.3.1化学沉淀法

1.3.2溶胶-凝胶法

1.3.3水热法

1.3.4水解法

1.3.5微乳液法

1.3.6热分解法

1.4光催化技术存在的主要问题

1.4.1量子产率偏低

1.4.2光谱响应范围窄

1.4.3催化剂的分离和回收难

1.4.4高浓度废水透光率低

1.4.5光催化剂的失活

1.5纳米光催化剂的研究现状

1.5.1半导体纳米光催化剂的改性

1.5.2纳米半导体光催化剂降解有机污染物研究进展

1.5.3纳米ZnO光催化剂研究进展

1.6本论文的研究方法与目的

第二章Al掺杂ZnO纳米晶须的的制备及其表征

2.1引言

2.2光化学法制备掺Al纳米ZnO

2.2.1实验原料与实验设备

2.2.2光化学还原原理

2.2.3光化学法掺Al纳米ZnO粉体的制备

2.2.4光化学反应沉积Al/ZnO

2.2.5光化学法掺Al纳米ZnO结构(XRD)分析

2.2.6光化学法掺Al纳米ZnO的TEM形貌

2.3热物理法制备掺Al纳米ZnO

2.3.1实验原料与实验设备

2.3.2热物理法掺杂Al实验原理

2.3.3热物理法掺Al纳米ZnO粉体的制备

2.3.4热物理法掺Al纳米ZnO(XRD)结构分析

2.3.5热物理法掺Al纳米ZnO的TEM形貌

2.4本章小结

第三章ZnO纳米晶须Al的掺杂及其光催化降解性能

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验仪器

3.2.2光催化反应原理

3.2.3 Al掺杂的ZnO纳米粉体降解亚甲基蓝的实验方法

3.3光催化实验结果及分析

3.4本章小结

第四章结论

参考文献

致 谢