ZnO氧化還原能力強、光化學性質(zhì)穩(wěn)定、制備工藝簡單,且兼具壓電和光電特性,但其在降解污染物過程中光生載流子分離效率低且難以回收。將ZnO納米棒生長在多孔陶瓷內(nèi)壁表面,利用水流在三維多孔結(jié)構(gòu)中復(fù)雜流動產(chǎn)生的能量沖擊導(dǎo)致ZnO納米棒變形,形成周期性內(nèi)建電場,來持續(xù)分離光生載流子,可以提高其光催化性能,同時解決了 ZnO的回收問題。為此,本文采用水熱法分別在具有小而密、規(guī)則孔道的Al2O3直通孔陶瓷和具有不規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的ZrO2泡沫陶瓷表面上生長ZnO納米棒陣列（Nanorod arrays,以下簡稱NRs）,借助X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等手段分析觀察ZnO NRs的組成和微觀形貌。通過調(diào)節(jié)攪拌速率,分析水流在兩種多孔結(jié)構(gòu)中的流動狀態(tài),探究光催化性能的變化規(guī)律,揭示不同載體中水的流動狀態(tài)引起ZnO納米棒變形、提高其光催化性能的機理。以5wt%的Al2O3為原料、以叔丁醇溶液為溶劑,采用海藻酸鈉離子凝膠法制備Al2O3直通孔陶瓷,所得樣品具有小而密的氣孔結(jié)構(gòu)和高的比表面積,孔徑分布在100-200μm,并且孔壁薄、強度高,橫截面上孔結(jié)構(gòu)高度有序... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 光催化技術(shù)概述
    1.3 ZnO的晶體結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)
    1.4 ZnO光催化劑載體
        1.4.1 載體的作用
        1.4.2 載體的分類
    1.5 負載型ZnO的制備方法
        1.5.1 水/溶劑熱反應(yīng)法
        1.5.2 溶膠-凝膠法
        1.5.3 化學氣相沉積法(CVD)
        1.5.4 電化學生長法
    1.6 多孔陶瓷的制備方法
        1.6.1 有機泡沫浸漬法
        1.6.2 發(fā)泡法
        1.6.3 冷凍干燥法
        1.6.4 凝膠注模法
    1.7 壓電光催化效應(yīng)
    1.8 研究目的及意義
2 實驗過程
    2.1 實驗藥品與儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗方案
    2.3 實驗過程和技術(shù)路線
        2.3.1 Al_2O_3直通孔陶瓷基體的制備
        2.3.2 ZnO NRs/Al_2O_3 直通孔陶瓷的制備
        2.3.3 Ag/ZnO NRs/Al_2O_3 直通孔陶瓷的制備
        2.3.4 ZnO NRs/ZrO2 泡沫陶瓷的制備
    2.4 結(jié)構(gòu)表征與光催化性能評價
        2.4.1 X射線衍射儀(XRD)
        2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.4.4 體視顯微鏡
        2.4.5 能譜儀(EDS)
        2.4.6 光電流性能測試
        2.4.7 紫外分光光度計
        2.4.8 Al_2O_3直通孔陶瓷基體的性能評價
        2.4.9 光催化實驗
3 ZnO NRs/Al_2O_3 直通孔陶瓷的制備及光催化性能研究
    3.1 Al_2O_3直通孔陶瓷的制備及性能研究
        3.1.1 直通孔的形成原理
        3.1.2 濕坯的孔結(jié)構(gòu)和孔道
        3.1.3 干燥方式的影響
        3.1.4 燒結(jié)溫度的影響
        3.1.5 固相含量的影響
        3.1.6 Al_2O_3直通孔陶瓷的燒結(jié)性
    3.2 ZnO NRs/Al_2O_3 直通孔陶瓷的制備及性能研究
        3.2.1 浸蘸不同次數(shù)ZnO籽晶溶液對ZnO NRs的影響
        3.2.2 ZnO NRs/Al_2O_3 直通孔陶瓷結(jié)構(gòu)表征
        3.2.3 壓電光催化性能
    3.3 Ag/ZnO NRs/Al_2O_3 直通孔陶瓷的制備及性能研究
        3.3.1 物相分析
        3.3.2 形貌分析
        3.3.3 壓電光催化性能
        3.3.4 壓電光催化機理分析
    3.4 本章小結(jié)
4 ZnO NRs/ZrO2 泡沫陶瓷的制備及光催化性能研究
    4.1 浸蘸不同次數(shù)ZnO籽晶溶液對ZnO NRs的影響
    4.2 ZnO NRs/ZrO2 泡沫陶瓷結(jié)構(gòu)表征
    4.3 光電流分析
    4.4 壓電光催化性能
    4.5 壓電光催化機理分析
    4.6 不同載體對ZnO NRs壓電光催化性能的影響
    4.7 本章小結(jié)
5 結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的論文與獲得獎勵



本文編號：3674209