氧化锌复合材料的制备及应用

摘要

伴随着社会的发展，工业污水和生活污水越来越影响人们的生活以及城市的发展，特别是污水中含有的难以分解的有机物，严重影响水质环境，越来越成为治理环境的一大难题。处理污水中有机物的解决方法主要分为物理方法和化学方法。物理方法主要通过吸附的方式将污水中含有的有机染料吸附，缺点是吸附时间长、效率低。而通过化学方法降解污水中的有机物越来越成为研究的焦点，特别是半导体材料的优异性能被人们广泛了解后，利用光催化降解水中的有机污染物成为了研究热点，由于其操作简便、无二次污染和成本低等优点，受到了越来越广泛的关注。
　　氧化锌由于具有宽带隙、氧化能力强、稳定性好等优点，被广泛应用于光催化领域。基于光催化机理，影响光催化的主要因素是催化剂、光吸收以及光生电子-空穴的复合。本文主要围绕不同氧化锌复合材料的制备和性能进行研究，以降低光生电子-空穴的复合，从而提高光催化降解效率。主要研究内容如下:
　　一、使用水热法制备了ZnO-石墨烯(RGO)复合物，应用于光催化领域，并研究了不同掺杂比例的光催化效果。在ZnO中掺杂RGO，有利于光生电荷的转移，也抑制了光生电子-空穴的复合，从而提高了光催化的效果。当掺杂RGO比例为3.0 wt.％，得到的ZnO-RGO复合物的光催化效果最好，光催化效率达到90％，而纯的ZnO的光催化效率只有77.8％。
　　二、使用沉积-沉淀法制备了ZnO-Au复合物，用于光催化降解有机染料，并研究了不同掺杂比例的光催化效果。在ZnO中掺杂贵金属Au，有利于光生电荷的转移，也抑制了光生电子-空穴的复合，从而提高了光催化效果。当掺杂Au比例为5.0 wt.％，得到的ZnO-Au复合物的光催化效果最好，光催化效率达到80％，而纯的ZnO的光催化效果只有56％。
　　三、使用晶种法制备第8号沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)，经过退火处理得到ZnO，用于光催化降解有机染料，并研究了不同退火温度处理得到的ZnO进行光催化实验。利用此种方法得到的ZnO，光催化效果明显，且得到了形貌较好的ZnO。当退火温度为600℃时，光催化效果最佳，光催化效率达到100％，而800℃退火处理的ZnO的光催化效果只有82％。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 氧化锌及氧化锌复合材料

1．2．1 ZnO-碳族复合物

1．2．2 ZnO-贵金属复合物

1．2．3 其它形貌的ZnO

1．3 光催化有机染料机理及其研究方向

1．4 光催化原理

1．5 本论文展开的工作

2 ZnO-石墨烯(RGO)复合物制备及其光催化性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 药品与仪器

2．2．2 花状ZnO的制备

2．2．3 ZnO-石墨烯的制备

2．2．4 光催化性能研究

2．2．5 样品的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 ZnO-石墨烯微球的表征

2．3．2 光催化性能

2．4 结论

3 ZnO-Au微球的制备及其光催化性能研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 药品与仪器

3．2．3 ZnO-Au微球的制备

3．2．4 光催化性能研究

3．2．5 样品的表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 ZnO-Au微球的表征

3．3．2 光催化性能

3．4 结论

4 MOF结构ZnO材料的制备及光催化性能研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 药品与仪器

4．2．2 ZIF-8和ZnO的制备

4．2．3 ZnO的光催化性能

4．2．4 ZnO的表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 ZnO材料的表征

4．3．2 光催化性能

4．4 结论

参考文献

致谢

作者简介

读研期间主要研究成果