本文關(guān)鍵詞：三維花狀氧化鋅基異質(zhì)結(jié)光催化抗菌材料的合成及其光催化性質(zhì)研究

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【摘要】：在光催化領(lǐng)域,半導(dǎo)體ZnO具有與傳統(tǒng)光催化劑Ti02相似的能帶結(jié)構(gòu)和光催化機(jī)理。在對(duì)ZnO光催化劑的合成及應(yīng)用研究過程中,其禁帶寬度大、電荷復(fù)合效率高以及光腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重的問題一直是制約ZnO光催化劑推廣應(yīng)用的重要原因。作者在本文緒論部分對(duì)影響光催化劑催化活性的因素以及提高半導(dǎo)體材料光催化活性的方法進(jìn)行了綜述。本文研究的重點(diǎn)是通過形貌調(diào)控、離子摻雜、表面貴金屬沉積和半導(dǎo)體復(fù)合等方式提高ZnO半導(dǎo)體的光催化活性,將其光響應(yīng)范圍拓展至可見光區(qū),所得系列異質(zhì)結(jié)構(gòu)微納米復(fù)合材料在催化降解有機(jī)染料和催化抗菌實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出理想的可見光催化活性。具體的研究?jī)?nèi)容如下：1.微波輔助合成表面銀修飾的鎳摻雜氧化鋅(Zn1-xNixO@Ag)花狀微球結(jié)構(gòu)及其可見光催化性能研究通過微波輔助一步法合成了Zn1-xNixO納米棒自組裝花狀微球結(jié)構(gòu)。Zn1-xNixO半導(dǎo)體的光催化活性通過在可見光照射下有機(jī)染料羅丹明B (RhB)的催化降解速率進(jìn)行衡量。反應(yīng)中通過調(diào)整鎳離子前驅(qū)體加入量考察摻雜濃度的變化對(duì)Zn1-xNixO樣品光催化活性的影響,進(jìn)而得出Ni2+的最佳的摻雜比例,即當(dāng)摻雜濃度為0.5 mo1%時(shí),半導(dǎo)體光催化劑表現(xiàn)出最佳的光催化活性。選用Zn0.995Ni0.005O樣品作為基材,通過第二步微波輔助反應(yīng)將Ag納米粒子沉積到Zn0.995Ni0.005O納米棒的表面形成一種新穎的Zn0.995Ni0.00sO@Ag (ZNO@Ag)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過SEM,HRTEM,XRD和EDS mapping的表征手段可以證明Ag納米粒子均勻的沉積在Zn0.995Ni0.005O納米棒的表面。與相同條件下制備得到的純ZnO和Zn0.995Ni0.005O樣品進(jìn)行對(duì)比,ZNO@Ag光催化劑表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的光催化抗菌活性。文章對(duì)ZNO@Ag樣品光催化抗菌活性提高的機(jī)理進(jìn)行了討論。2.ZnO@Ag2S異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑的微波輔助合成及其光催化抗菌活性利用微波輔助合成的ZnO微米花狀結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體為基材,以Na2S·10H2O和AgNO3為前驅(qū)物,在微波輔助條件下利用一步離子交換反應(yīng)合成了ZnO@Ag2S異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光催化劑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),如果改變復(fù)合體系中Ag2S的沉積量,復(fù)合催化劑在可見光催化降解RhB的實(shí)驗(yàn)中所表現(xiàn)出了催化活性也會(huì)有所變化,其中最佳的沉積比為6 mol%。在利用平板涂布技術(shù)檢測(cè)復(fù)合材料可見光下對(duì)枯草桿菌的光催化抗菌實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn),ZnO@Ag2S光催化劑表現(xiàn)出高的抑菌活性。該復(fù)合體系在紫外可見吸收光譜中展現(xiàn)出來的可見光吸收響應(yīng)以及在瞬態(tài)光電流測(cè)試中表現(xiàn)出來的高的光生電荷分離效率都可以用來解釋Ag2S@ZnO復(fù)合體系的高催化活性。同時(shí),在光催化抗菌過程中利用犧牲劑(溴酸鉀和叔丁醇)也對(duì)起關(guān)鍵作用的氧自由基的種類進(jìn)行了確認(rèn),并對(duì)其光催化抗菌機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)討論。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋅基光催化劑 離子摻雜 Ag_2S 半導(dǎo)體復(fù)合 光催化抗菌 異質(zhì)結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;O644.1;TB34
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 光催化反應(yīng)的基本原理11-12
• 1.3 氧化鋅基半導(dǎo)體光催化劑12-13
• 1.4 影響氧化鋅半導(dǎo)體光催化活性的因素13-16
• 1.4.1 禁帶寬度的影響13-14
• 1.4.2 形貌的影響14-15
• 1.4.3 晶體結(jié)構(gòu)的影響15-16
• 1.5 光催化劑改性的方法16-20
• 1.5.1 形貌調(diào)控16
• 1.5.2 離子摻雜16-18
• 1.5.3 貴金屬沉積18-19
• 1.5.4 半導(dǎo)體復(fù)合19-20
• 1.6 選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與光催化劑的表征22-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料22-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)所用試劑22
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器22-23
• 2.2 光催化劑的制備23
• 2.3 光催化劑的表征23-25
• 2.3.1 X-射線粉末衍射儀23-24
• 2.3.2 場(chǎng)掃描電子顯微鏡24
• 2.3.3 透射電子顯微鏡24
• 2.3.4 紫外-可見吸收光譜儀24
• 2.3.5 光電子能譜儀24-25
• 2.3.6 瞬態(tài)響應(yīng)光電流25
• 2.4 光催化降解染料實(shí)驗(yàn)25
• 2.5 光催化抗菌實(shí)驗(yàn)25-28
• 2.5.1 培養(yǎng)基的配置25-26
• 2.5.2 細(xì)菌培養(yǎng)26
• 2.5.3 平板涂布實(shí)驗(yàn)26
• 2.5.4 最小抑菌濃度(MIC)26-28
• 第三章 微波輔助合成Zn_(1-x)Ni_xO@Ag花狀復(fù)合結(jié)構(gòu)及其光催化性能研究28-38
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分29-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料29
• 3.2.2 Zn_(1-x)Ni_xO微球的制備29-30
• 3.2.3 ZNO@Ag光催化劑半導(dǎo)體的制備30
• 3.2.4 樣品的表征30
• 3.2.5 光催化降解染料實(shí)驗(yàn)30
• 3.2.6 光催化抗菌實(shí)驗(yàn)30-31
• 3.3 結(jié)果與討論31-37
• 3.3.1 花狀Zn_(1-x)Ni_xO微球的物相和形貌分析31-32
• 3.3.2 Zn_(1-x)Ni_xO紫外-可見吸收光譜及光催化降解RhB實(shí)驗(yàn)32-33
• 3.3.3 ZNO@Ag復(fù)合光催化劑的形貌和物相分析33-34
• 3.3.4 ZNO@Ag可見光催化抗菌活性34-35
• 3.3.5 MIC實(shí)驗(yàn)檢測(cè)35-36
• 3.3.6 瞬態(tài)光電流實(shí)驗(yàn)及光催化抗菌機(jī)理36-37
• 3.4 結(jié)論37-38
• 第四章 ZnO@Ag_2S異質(zhì)結(jié)構(gòu)微波輔助合成及其光催化抗菌活性38-54
• 4.1 引言38-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39-41
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料39
• 4.2.2 ZnO@Ag_2S復(fù)合光催化劑和制備39-40
• 4.2.3 物相及形貌表征40
• 4.2.4 光降解羅丹明B染料40
• 4.2.5 光催化抗菌實(shí)驗(yàn)40
• 4.2.6 光催化抗菌實(shí)驗(yàn)中活性基團(tuán)的測(cè)試40-41
• 4.3 結(jié)果與討論41-51
• 4.3.1 ZnO@Ag_2S異質(zhì)結(jié)構(gòu)形貌表征41-42
• 4.3.2 ZnO@Ag_2S的HRTEM表征42-43
• 4.3.3 ZnO@Ag_2S光催化劑的XRD和XPS分析43-44
• 4.3.4 ZnO@Ag_2S光催化劑光電性質(zhì)表征44-45
• 4.3.5 ZnO@Ag_2S光催化劑可見光降解RhB45-46
• 4.3.6 ZnO@Ag_2S光催化劑可見光抗菌活性46-48
• 4.3.7 光催化抗菌過程中氧自由基的確定48-50
• 4.3.8 ZnO@Ag_2S光催化劑MIC值測(cè)試及抗菌機(jī)理50-51
• 4.4 結(jié)論51-54
• 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-66
• 致謝66-67
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果67-69

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7 張浩;任寶山;宋寶俊;牟興瑞;;空氣中微量苯的光催化降解研究[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

8 蔡乃才,王亞平,王鄂鳳,彭正合;光催化與光化學(xué)聯(lián)合降解苯胺[J];應(yīng)用化學(xué);1999年02期

9 尹飛;納米TiO_2光催化原理及其在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用[J];天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào);2002年04期

10 羅妮;王寧;張昭;;多孔Ag/TiO_2的制備及其光催化性研究[J];功能材料;2007年07期

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1 黃建輝;陳建琴;吳丹丹;;納米鍺酸鎘的合成及其液相光催化性能研究[A];第六屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

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6 馬萬紅;籍宏偉;陳春城;趙進(jìn)才;;光催化在有機(jī)物選擇性氧化中的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第11分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

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1 景煥平;新型金屬—有機(jī)骨架材料的合成及光催化性能研究[D];北京建筑大學(xué);2015年

2 劉振興;ZnFe_20_4基空心納米球的制備及其光催化性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

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4 鄒憶倫;TiO_2基光催化劑的制備及其光催化制氫性能[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

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本文編號(hào)：695403