本文關鍵詞：基于ZnO納米線的復合納米材料制備及光催化性能研究

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【摘要】：隨著納米科學技術的快速發(fā)展,ZnO納米線已成為一種具有高催化活性、無污染、低成本和環(huán)境友好的光催化劑。然而,ZnO納米線在光催化降解廢水有機污染物方面仍存在不足,如可利用的波長范圍較窄、光生電子與光生空穴的復合率較高等,這明顯限制了ZnO納米線的光催化性能。目前,提高ZnO納米線光催化性能的主要方法是對ZnO納米線進行改性處理,如在ZnO納米線表面沉積貴金屬、摻雜金屬離子、制備復合納米線等,它們可以通過物理方法或濕化學方法來實現。其中,人們更多采用物理方法(如濺射法)對ZnO納米線進行改性研究,但該方法需要昂貴的設備。而濕化學方法(如液相轉換法)具有工藝簡單、成本低等特點,在ZnO納米線改性方面具有較大的潛力。因此,為提高ZnO納米線的光催化性能,本文從改進水熱法制備ZnO納米線工藝出發(fā),采用低成本的液相轉換法制備TiO2/ZnO復合納米線,并對其光催化性能進行表征分析。本文的主要研究內容與結論如下：(1)采用生長條件溫和、操作簡單、成本低的晶種水熱法制備ZnO納米線,分別研究氨水濃度、PEI濃度、生長溫度、生長時間等不同生長條件對ZnO納米線形貌的影響。結果表明：當生長液為25mMZn(NO3)2·6H2O、12.5mMHMTA、0.3MNH3·H2O、 5mM PEI、生長溫度為90℃、生長時間為15h時,所制備的ZnO納米線形貌較理想,平均長度達14.5 謬m、平均直徑達667 nm、長徑比達21.7、且無底部融合現象、直立性較好。(2)以所制備形貌較理想的ZnO納米線為反應模板,采用成本低的液相轉換法在ZnO納米線表面沉積Ti02納米薄膜,制得TiO2/ZnO復合納米線,實驗研究了沉積時間對TiO2/ZnO復合納米線形貌的影響。結果表明：在本實驗室條件下,制備TiO2/ZnO復合納米線的最佳沉積時間為15 min。(3)以亞甲基藍為待降解有機染料,以365 nm波長的紫外燈為光源,進行光催化實驗,考察沉積Ti02時間為15 min時所制備的TiO2/ZnO復合納米線的光催化性能。結果表明：TiO2/ZnO復合納米線的光催化性能明顯高于ZnO納米線。前者在連續(xù)進行10次光催化實驗之后,亞甲基藍的降解率仍超過90%。結果表明：TiO2/ZnO復合納米線不僅具有較高的光催化活性,且光催化穩(wěn)定性也較好。
【關鍵詞】：ZnO納米線 TiO_2/ZnO復合納米線 光催化
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 ZnO納米材料11-13
• 1.2.1 納米材料11-12
• 1.2.2 ZnO晶體結構12
• 1.2.3 ZnO材料特性12-13
• 1.2.4 ZnO納米結構13
• 1.3 ZnO納米線的制備方法13-16
• 1.4 ZnO納米線在光催化中的應用研究16-19
• 1.4.1 半導體光催化技術16
• 1.4.2 半導體光催化原理16-17
• 1.4.3 ZnO納米線在光催化中的研究現狀17-19
• 1.5 主要研究內容19-20
• 2 水熱法控制合成ZnO納米線20-36
• 2.1 引言20-21
• 2.2 實驗部分21-24
• 2.2.1 實驗材料21
• 2.2.2 實驗設備21-22
• 2.2.3 ZnO納米線的制備22-23
• 2.2.4 樣品表征23-24
• 2.3 結果與討論24-35
• 2.3.1 氨水濃度對ZnO納米線形貌的影響24-27
• 2.3.2 PEI濃度對ZnO納米線形貌的影響27-30
• 2.3.3 生長溫度對ZnO納米線形貌的影響30-32
• 2.3.4 生長時間對ZnO納米線形貌的影響32-35
• 2.4 本章小結35-36
• 3 TiO_2/ZnO復合納米線的制備及表征36-43
• 3.1 引言36-37
• 3.2 實驗部分37-39
• 3.2.1 實驗材料37
• 3.2.2 實驗設備37
• 3.2.3 TiO_2/ZnO復合納米線的制備37-39
• 3.2.4 樣品表征39
• 3.3 結果與討論39-42
• 3.4 本章小結42-43
• 4 TiO_2/ZnO復合納米線的光催化性能研究43-53
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實驗部分44-47
• 4.2.1 實驗材料44
• 4.2.2 實驗設備44
• 4.2.3 光催化實驗方法44-47
• 4.3 結果與討論47-52
• 4.3.1 建立亞甲基藍溶液標準曲線47-48
• 4.3.2 TiO_2/ZnO復合納米線的光催化性能測試與分析48-49
• 4.3.3 TiO_2/ZnO復合納米線的光催化性能穩(wěn)定性測試49-50
• 4.3.4 TiO_2/ZnO復合納米線的光催化機理分析50-52
• 4.4 本章小結52-53
• 結論53-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58-59

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前6條

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本文編號：1047069