纳米ZnO的制备及其光催化性能的研究

来源 :东北石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Jul-83
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ZnO是一种重要半导体材料,它的禁带宽度是3.2eV。作为一种重要光催化剂,是极少几个中能实现量子尺寸效应的氧化物半导体材料,近些年来得到人们广泛的研究。但是,纯纳米ZnO光催化的效率较低,很难工程化应用。所以如何提高其光催化效率成为今后研究方向的重点之一。第一部分:以醋酸锌为前驱物,草酸为络合剂,二乙醇胺为改性剂,乙醇为溶剂,制备了二乙醇胺改性的纳米ZnO催化剂,并通过XRD分析、BET分析进行了表征。实验结果表明:二乙醇胺改性的纳米ZnO光催化剂适宜的制备条件为,改性剂与氧化锌摩尔比为0.5:1,室温下把醋酸锌溶液慢慢加入到草酸的醇溶液中,凝胶温度80℃,凝胶老化1.5 h后,将得到的凝胶在500℃煅烧。光催化条件优化为,催化剂加入量0.15 g,反应时间1h。在此条件下甲基橙可以基本上完全降解。XRD表征结果表明,ZnO为六方晶系纤锌矿结构,晶型良好,无杂质。第二部分:合成了新型光催化复合材料ZnO/LQ-1,并以甲基橙为降解模型,考察了 LQ-1的添加量、凝胶温度、凝胶老化时间、煅烧温度、煅烧时间等制备条件对光催化反应的影响,确定了最佳的制备条件。LQ-1与锌摩尔比为0.5:1,凝胶温度为80℃,凝胶老化时间为1.5h,煅烧温度为600℃,煅烧时间为3 h时催化剂具有最好的光催化活性。在光催化剂用量为0.1 g,当反应时间为1 h时,所制得的ZnO/LQ-1光催化复合材料可以将甲基橙基本上完全降解。第三部分:制备了聚乙二醇改性的纳米氧化锌,并通过XRD、TG-DTA及SEM对催化剂进行了表征。以苯甲醇氧化合成苯甲醛为反应模型,考察了溶剂类型、光催化时间、催化剂用量、pH值及氧化剂类型对光催化氧化反应的的影响。结果表明:以LQ-2为溶剂,光照4 h,催化剂用量为0.01 g,pH=9,添加双氧水时,光催化氧化苯甲醇制备苯甲醛效果最好。在此条件下苯甲醇转化率达到39.17%,苯甲醛的选择性为82.99%。
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