【摘要】：本文通過簡單、水溶液合成方法,將低維氧化鋅(Zn O)納米結(jié)構(gòu)(一維或二維)組裝成三維結(jié)構(gòu),基于三維結(jié)構(gòu)制備了Zn O基三維異質(zhì)納米光催化劑。從催化反應(yīng)活性點(diǎn)、可見光吸收與光生電子-空穴對(duì)分離、催化劑的回收性和循環(huán)穩(wěn)定性等方面,分析了催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)和組成對(duì)光催化性能的影響。同時(shí),通過研究催化劑合成反應(yīng)的條件(如:濃度與時(shí)間)對(duì)Zn O納米材料形貌與結(jié)構(gòu)的影響,探討Zn O納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理。具體分為以下三部分進(jìn)行闡述:(1)采用兩種低溫簡單水溶液方法,制備了不同形貌結(jié)構(gòu)的Zn O納米光催化劑。形貌控制實(shí)驗(yàn)說明,隨著Zn2+:OH-及Zn2+:NH3·H2O摩爾比增加,Zn O的形貌結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的變化,得到了花形Zn O納米片組裝體、海膽形Zn O納米棒組裝體、Zn O納米棒、六棱盤形Zn O和梭形Zn O。隨后,測試了水溶液方法(改變Zn2+:OH-)制備出的不同形貌的Zn O納米材料的光催化性能。結(jié)果表明,對(duì)于花形Zn O納米片組裝體、海膽形Zn O納米棒組裝體、Zn O納米棒的光催化性能,花形納米片組裝體結(jié)構(gòu)具有最好的光催化性能�？梢�,利用簡單、經(jīng)濟(jì)、方便,有規(guī)模生產(chǎn)潛力的低溫水溶液法,制備形貌豐富多樣的Zn O納米材料,并且有效提升了、在有機(jī)污染物治理中,Zn O納米材料的光催化性能。(2)結(jié)合方便的低溫水溶液方法與浸漬-煅燒法,成功地制備了La、Ag、Ti表面改性的納米片組裝的Zn O三維花形微結(jié)構(gòu)。評(píng)價(jià)了La表面改性的Zn O納米片組裝的花形微結(jié)構(gòu),光催化降解甲基橙(MO)溶液的催化性能,分析了La表面改性的Zn O納米片組裝的花形微結(jié)構(gòu)對(duì)其光催化性能的影響。結(jié)果表明,La表面改性的Zn O納米片組裝的花形微結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的光催化性能(對(duì)MO的降解率為99.60%)。其優(yōu)越的光催化性能源自于三維花形多孔結(jié)構(gòu)的高比表面積,即高比表面積提供的大量催化活性點(diǎn)與催化反應(yīng)場所,以及La表面改性的Zn O納米片促進(jìn)了光生電子-空穴對(duì)的有效分離。相關(guān)研究表明,利用簡單、經(jīng)濟(jì)和方便的低溫水溶液方法與浸漬-煅燒法,不僅制備了摻雜納米晶,而且為組合簡單常用的合成方法制備復(fù)雜材料提供了一些新的途徑。(3)利用兩步溶液反應(yīng)成功制備出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的Cu S/Zn O/CFs異質(zhì)結(jié)。在可見光和模擬的太陽光照射下,在降解亞甲基藍(lán)(MB)的測試中,Cu S/Zn O/CFs異質(zhì)結(jié)催化劑展示出優(yōu)異的光催化性能和穩(wěn)定性。優(yōu)異的光催化性能可歸因于,由Cu S/Zn O形成的第二類異質(zhì)結(jié)與導(dǎo)電CFs的協(xié)同作用,引起的電子-空穴對(duì)的有效分離,以及Cu S/Zn O異質(zhì)結(jié)納米棒陣列有效的光富集和高比表面積,提升的可見光利用效率。另外,與傳統(tǒng)的分散的粉末狀光催化劑相比,超長纖維基底的Cu S/Zn O/CFs異質(zhì)結(jié)催化劑有利于分離和回收。考慮到CFs纖維基底是自由、多孔、柔性、密集和均一的膜結(jié)構(gòu),在流動(dòng)的液相光催化領(lǐng)域,Cu S/Zn O/CFs催化劑的應(yīng)用前景廣闊。
【圖文】：

工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒 第一章 緒 論1 光催化技術(shù).1 光催化背景隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境惡化引起越來越多的關(guān)注。太陽能因其不竭且綠色環(huán)保，，為解決目前所面臨的這兩個(gè)困難提供了一個(gè)契機(jī)。如圖 1-1 所示，在 2004 年，地球的太陽能能源利用量約為 14.5 TW，據(jù)估 2050 這一能源消耗值將達(dá)到 30 到 60 TW，而每年太陽向地球輻射的總能量 165000 TW[1]。因此太陽能應(yīng)用前景仍非常廣闊。

圖 1-2 光催化降解污染物的原理圖。e 1-2 The mechanism diagram of photocatalytic degrading poll污染物過程所涉及的具體反應(yīng)過程[4]：hotocatalyst + hν → h++ e ++ pollutant → CO2+ H2O ++ H2O → OH + H+ + O2→ O2 2 + H+→ HO2 O2 + H++ O2 → H2O2+ O2O2+ e → OH + OH + pollutant → CO2+ H2O 應(yīng)形成的羥基自由基（OH ）具有很強(qiáng)的氧化能力，氧化為二氧化碳和水等無機(jī)小分子[5]。也正是由于這導(dǎo)體催化下，一般不產(chǎn)生中間產(chǎn)物。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.36;TB383.1

【共引文獻(xiàn)】

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10 郁美霞;鄭小平;韓昕s

本文編號(hào)：2574387