CNC负载ZnO纳米复合材料的吸附-光催化性能

摘要

以醋酸锌为原料、硫酸水解的纤维素纳米晶(CNC)为模板,通过沉淀法制备CNC负载ZnO纳米复合材料(CNC/ZnO),并进一步经550℃处理,得到CNC/ZnO的碳化产物(C CNC/ZnO)。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT IR)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV Vis DRS)对其形貌结构、晶体结构、化学结构和光吸收性能进行表征,并测试其对亚甲基蓝(MB)染料的吸附 光催化性能。结果表明:CNC/ZnO纳米复合材料中,ZnO通过静电作用附着于CNC上,呈棒状及纵横交错排列,分散性得到显著提高;经550℃碳化后,ZnO仍以棒状排列方式沉积于碳化CNC上,排列方式未发生变化。引入CNC模板及碳化处理对ZnO晶体结构及光吸收性能产生重要影响,CNC/ZnO复合材料中,ZnO晶粒尺寸为8.4 nm,高于纯纳米ZnO(6.3 nm),其带隙能(Eg)为3.18 eV;C CNC/ZnO复合材料中,ZnO晶粒尺寸为7.8 nm,Eg值减小至1.75 eV。吸附 光催化性能测试表明:CNC/ZnO纳米复合材料对MB具有良好的吸附性能,黑暗条件下搅拌60 min,对MB的吸附去除率可达58%,开启光照60 min后,其对MB的吸附 光催化去除率增至88%;C CNC/ZnO复合材料对MB具有良好的吸附 光催化协同作用,黑暗下吸附60 min,对MB的吸附去除率为49%,光照60 min后,其对MB的吸附 光催化去除率可达99%。