ZnO在光催化降解污染物方面具有較好的應(yīng)用前景。目前有關(guān)ZnO合成方法的制備時間較長,而且使用諸如去離子水、無水乙醇、乙二醇等傳統(tǒng)溶劑制備的納米ZnO達不到降解要求。因此,本文優(yōu)化了納米ZnO的制備方法,以聚乙二醇400(PEG 400)為溶劑并采用微波輔助共沉淀法制備得到納米ZnO,以三苯甲烷類染料結(jié)晶紫(Crystal violet, CV)和偶氮類染料剛果紅(Congo red, CR)為目標(biāo)污染物,探討了加熱方式、鋅源、沉淀劑、堿鋅比、PEG 400用量、微波加熱溫度及煅燒溫度等工藝條件對納米ZnO形貌和光催化降解性能的影響,并研究了光源、催化劑投加量、染液初始濃度、pH值及光照時間對染料降解率的影響。具體結(jié)論如下：(1)納米ZnO制備工藝主要影響因素：不同沉淀劑導(dǎo)致納米ZnO形貌差異較大,選用NaOH可制得光催化性能較好的棒狀納米ZnO；堿鋅比、PEG 400用量對顆粒尺寸具有重要影響,當(dāng)堿鋅比為1：1,PEG 400用量為15 mL時顆粒尺寸最小；煅燒溫度影響納米顆粒的結(jié)晶度,當(dāng)煅燒溫度為350℃時納米ZnO結(jié)晶度和光催化性能較好。(2)通過光源、化劑投加量、染液初始濃度、pH值及光照時間對染料降解率影響的研究表明,制備的納米ZnO具有較好的紫外光催化活性和較寬的pH適應(yīng)范圍；隨催化劑投加量的增加,染料的降解率呈現(xiàn)先增大后保持不變的趨勢；染料顏色具有的吸光性使染料降解率與染液初始濃度呈反比關(guān)系；隨光照時間的延長,ZnO對兩種染料的降解率快速提高后保持穩(wěn)定。(3)催化動力學(xué)研究表明,ZnO催化降解兩種染料符合準(zhǔn)一級動力學(xué)模型；其催化降解染料的機理為ZnO在波長等于或小于387 nm的紫外光照射后產(chǎn)生電子-空穴對,電子-空穴對與OH-、H2O及溶解氧等反應(yīng)生成大量·OH,在強氧化劑·OH作用下降解有機污染物。
【學(xué)位單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ132.41;X788
【部分圖文】：

圖１－１?ＺｎＯ的晶體結(jié)構(gòu)圖（ａ：六方纖辭礦ｂ：立方閃辭礦）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｚ打０?（ａ：?ｗｕｒｔｚｉｔｅ?ｂ：?ｃｕｂｉｃ?ｚｉｎｃ?ｂｌｅｎｄｅ）??１．３．２納米ＺｎＯ制備方法??納米ＺｎＯ制備方法及分類方式很多，按制備過程有無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生可分為化學(xué)法??和物理法，按反應(yīng)物系的物理形態(tài)和反應(yīng)條件可Ｗ分為氣相法、液相法和固相法Ｈ種。??１、氣相法??氣相法的原理是直接采用氣態(tài)反應(yīng)物或?qū)⑽锪蠚饣�，使其在氣態(tài)下發(fā)生物理或化學(xué)??反應(yīng)，最終在冷卻過程中經(jīng)冷凝、結(jié)晶、成核長大形成納米粒子，主耍包括氣－固－液生??長（ＶＬＳ）、物理氣相沉積法（ＰＶＤ）、化學(xué)氣相沉積法（ＣＶＤ）、化學(xué)氣相傳輸法（ＣＶＴ）、??熱蒸發(fā)法、分子束外延法（ＭＢＥ）、噴霧熱解法、磁控瓣射法等。??化學(xué)氣相沉積法是［ｉＡ惰性氣體為載體或?qū)⒔饘倩衔镎舭l(fā)成氣相，在高溫區(qū)發(fā)生反??應(yīng)后輸送至低溫區(qū)，利用溫差在基板上形成涂層或薄膜。??化學(xué)氣相傳輸法制備ＺｎＯ的原理是將ＺｎＯ粉體置于高溫源區(qū)，加熱氣化后經(jīng)擴散??

２．４實驗結(jié)果與討論??２．４．１加熱方式對染料催化降解的影響??不同加熱方式對納米ＺｎＯ催化降解染料的影響見圖２－５。恒溫水浴加熱法的原理是??采用加熱管加熱溶劑水，利用熱水與溶液間的溫差進行熱傳導(dǎo)、熱對流從而達到加熱溶??液的目的。微波加熱是利用前驅(qū)體溶液中的極性分子翻轉(zhuǎn)、摩擦生熱，使溶液升溫。從??圖中可Ｗ看出，微波加熱制得ＺｎＯ對于兩種染料的降解效果優(yōu)于恒溫水浴法。微波加??熱速率快，只需傳統(tǒng)加熱１＾００？１／１０的時間即可完成，熱效率高；而且可Ｗ在不同溶??液深度同時加熱，受熱均勻，無溫度梯度和滯后效應(yīng)故本實驗選用微波加熱作為??加熱方式。??１００?Ｉ??????????１??Ｉ：．；靖立，＇；；ｊ?ｆ￣７］ｃｖ??．Ｉ?１?：；晉ｆ皆；圓ｃ艮??８０?－??￥．?§誦??棚圍??ｗａｔｅｒ－ｂａ化?ｈｅａｔｉｎｇ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｈｅａｔｉｎｇ??Ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｈｅａｔｉｎｇ??圖２－５不同加熱方式對染料降斬的影響??Ｆｉｇ．?２－５?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｅａｔｉｎｇｓ?ｏｎ?ｄｙｅｓ?ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ??２．４．２巧源對染料催化降解的影響??不同巧源對納米ＺｎＯ催化降解染料的影響見圖２－６。從園中可レッ看出，不同巧源制??備的ＺｎＯ光催化１＇生能略有不同心Ｉ對于ＣＶ的降解

ｌｉｌｉｌｉｌｉｉ??Ｚｎ（Ｎ０，）２?ＺｎＳ〇４?ＺｎＣＣＨ＾ＣＯＯ）＾?ＺｎＣｌ＾??Ｔｙｐｅ?ｏｆ?之ｉｎｃ?ｓｏｕｒｃｅｓ??圖２－６不同辭源對染料降解的影咐??巧爸．２－６?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｚｉｎｃ?ｓｏｕｒｃｅｓ?ｏｎ?ｄｙｅｓ?ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ??２．４．３沉淀劑對染料催化降解的影響??不同沉淀劑對納米ＺｎＯ催化降解染料的影響見圖２－７。由圖中可＾＾＾＾看出，沉淀劑種??類對ＺｎＯ光催化性能有很大影響ｔ６９’氣ＮａＯＨ、佩龍〇３與Ｚｎ（Ｎ〇３）２的反應(yīng)屬于直接沉??淀法，Ｃ０（ＮＨ）２、ＮＨ４ＯＨ的反應(yīng)則屬于均勻沉淀法。Ｃ０（ＮＨ）２在高溫下緩慢水解生成??Ｃ〇２?和?ＮＨ３’Ｈ２０，水解產(chǎn)物與?Ｚｎ（Ｎ〇３）２?進一步反應(yīng)生成?ＺｎＣ〇３－２Ｚｎ（ＯＨ）２－Ｈ２〇；ＮＨ３’Ｈ２０??在水溶液中緩慢釋放Ｏｉｒ，與Ｚｎ（Ｎ〇３）２生成Ｚｎ（０Ｈ）２。采用均勻沉淀法制備的ＺｎＯ光??催化效果反而不如直接沉淀法，ＣＶ光催化效果順序為ＮａＯＨ＞Ｎａ２Ｃ〇３＞ＣＯ（ＮＨ）２＞??ＮＨ４ＯＨ，ＣＲ光堪化效果順序充ＮａＯＨ＞ＣＯ（ＮＨ）２＞ＮＨ４〇Ｈ＞Ｎａ２Ｃ〇３。綜合考慮對兩種??染料的催化效果
【參考文獻】

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本文編號：2853370