本文關(guān)鍵詞：基于ZnO納米線的復(fù)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(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,ZnO納米線已成為一種具有高催化活性、無(wú)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(jī)污染物方面仍存在不足,如可利用的波長(zhǎng)范圍較窄、光生電子與光生空穴的復(fù)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(duì)ZnO納米線進(jìn)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(fù)合納米線等,它們可以通過(guò)物理方法或濕化學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中,人們更多采用物理方法(如濺射法)對(duì)ZnO納米線進(jìn)行改性研究,但該方法需要昂貴的設(shè)備。而濕化學(xué)方法(如液相轉(zhuǎn)換法)具有工藝簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn),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(jìn)水熱法制備ZnO納米線工藝出發(fā),采用低成本的液相轉(zhuǎn)換法制備TiO2/ZnO復(fù)合納米線,并對(duì)其光催化性能進(jìn)行表征分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：(1)采用生長(zhǎng)條件溫和、操作簡(jiǎn)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(zhǎng)溫度、生長(zhǎng)時(shí)間等不同生長(zhǎng)條件對(duì)ZnO納米線形貌的影響。結(jié)果表明：當(dāng)生長(zhǎng)液為25mMZn(NO3)2·6H2O、12.5mMHMTA、0.3MNH3·H2O、 5mM PEI、生長(zhǎng)溫度為90℃、生長(zhǎng)時(shí)間為15h時(shí),所制備的ZnO納米線形貌較理想,平均長(zhǎng)度達(dá)14.5 謬m、平均直徑達(dá)667 nm、長(zhǎng)徑比達(dá)21.7、且無(wú)底部融合現(xiàn)象、直立性較好。(2)以所制備形貌較理想的ZnO納米線為反應(yīng)模板,采用成本低的液相轉(zhuǎn)換法在ZnO納米線表面沉積Ti02納米薄膜,制得TiO2/ZnO復(fù)合納米線,實(shí)驗(yàn)研究了沉積時(shí)間對(duì)TiO2/ZnO復(fù)合納米線形貌的影響。結(jié)果表明：在本實(shí)驗(yàn)室條件下,制備TiO2/ZnO復(fù)合納米線的最佳沉積時(shí)間為15 min。(3)以亞甲基藍(lán)為待降解有機(jī)染料,以365 nm波長(zhǎng)的紫外燈為光源,進(jìn)行光催化實(shí)驗(yàn),考察沉積Ti02時(shí)間為15 min時(shí)所制備的TiO2/ZnO復(fù)合納米線的光催化性能。結(jié)果表明：TiO2/ZnO復(fù)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(jìn)行10次光催化實(shí)驗(yàn)之后,亞甲基藍(lán)的降解率仍超過(guò)90%。結(jié)果表明：TiO2/ZnO復(fù)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(guān)鍵詞】：ZnO納米線 TiO_2/ZnO復(fù)合納米線 光催化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jié)構(gòu)12
• 1.2.3 ZnO材料特性12-13
• 1.2.4 ZnO納米結(jié)構(gòu)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(yīng)用研究16-19
• 1.4.1 半導(dǎo)體光催化技術(shù)16
• 1.4.2 半導(dǎo)體光催化原理16-17
• 1.4.3 ZnO納米線在光催化中的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)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(shí)驗(yàn)部分21-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)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(jié)果與討論24-35
• 2.3.1 氨水濃度對(duì)ZnO納米線形貌的影響24-27
• 2.3.2 PEI濃度對(duì)ZnO納米線形貌的影響27-30
• 2.3.3 生長(zhǎng)溫度對(duì)ZnO納米線形貌的影響30-32
• 2.3.4 生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)ZnO納米線形貌的影響32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 TiO_2/ZnO復(fù)合納米線的制備及表征36-43
• 3.1 引言36-37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分37-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料37
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備37
• 3.2.3 TiO_2/ZnO復(fù)合納米線的制備37-39
• 3.2.4 樣品表征39
• 3.3 結(jié)果與討論39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 TiO_2/ZnO復(fù)合納米線的光催化性能研究43-53
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44-47
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料44
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備44
• 4.2.3 光催化實(shí)驗(yàn)方法44-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-52
• 4.3.1 建立亞甲基藍(lán)溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線47-48
• 4.3.2 TiO_2/ZnO復(fù)合納米線的光催化性能測(cè)試與分析48-49
• 4.3.3 TiO_2/ZnO復(fù)合納米線的光催化性能穩(wěn)定性測(cè)試49-50
• 4.3.4 TiO_2/ZnO復(fù)合納米線的光催化機(jī)理分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 致謝58-59

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：1047069