Ce(Sn)掺杂ZnO复合中空微球的设计合成及其在降解典型有机污染物中的应用研究

摘要

近年来，复合金属氧化物中空微球的研制及在有机污染物治理中的应用，引起了国内外学者的广泛关注。
　　本论文利用模板法成功制备了具备均匀形貌结构和较大比表面积的两类掺杂的氧化锌中空微球催化剂。利用TEM、SEM、TG-DTA、TPR、拉曼、紫外、XRD和N2吸附-脱附等手段对实验制得的催化剂进行了表征，同时运用光催化反应器和固定床微反-色谱装置研究了其催化性能。得出以下结论:
　　1.以碳微球为模板成功制备了铈掺杂氧化锌复合中空微球催化剂。分别考察了该类催化剂光催化降解甲基橙及催化氧化邻二氯苯的反应活性。研究发现在两类反应中，催化剂ZnCe5均具有最佳的反应活性。考察了影响催化反应活性的各项因素。研究发现ZnCe5催化剂在紫外光照射下，120 min对甲基橙的转化率能够达到99.5％，重复使用七次后转化率仍能够达到90％以上;该催化剂在无水反应条件下，450℃就可以使o-DCB达到完全降解。
　　2.利用水热反应制备了碳微球，以碳微球为模板成功制备了锡掺杂氧化锌复合中空微球催化剂。考察了ZnSn系列催化剂的锡锌摩尔比例、催化剂用量和反应时间对于其光催化活性的影响。光催化性能最好的ZnSn1催化剂比表面积为51.1 m2/g，平均孔径为2.8 nm，孔体积为0.13 cm3/g，该催化剂中主要物相为ZnO和SnO2。该在紫外光照射120 min后对甲基橙的转化率能够达到97.5％，无水反应条件下对邻二氯苯(o-DCB)的最终转化率能够达到92.2％。