| 题名 | 氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化性能的研究 |
| 作者 | 杨树荣 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 陈娜丽 |
| 关键词 | ZnO RGO 载Ag 光催化 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 氧化锌(ZnO)作为直接宽带隙半导体(Eg = 3.27eV),激子束缚能为60 meV,是一种优良的半导体光催化材料,在光电子学、生物学以及化学等领域都表现出了独特的物理和化学性能,在光催化应用方面展现出良好的应用前景。然而,研究发现,半导体ZnO在光催化应用过程中存在一些不足,如光生电子-空穴复合率较高,易发生光腐蚀,光响应范围较窄等。将ZnO与碳材料、贵金属复合可以改善这些不足之处,提升ZnO的光催化性能。本文首先采用溶剂热法制备棒状ZnO,研究反应温度、时间对其光催化性能的影响;然后以其为主体,将其与还原氧化石墨烯(RGO)、贵金属银(Ag)复合制备ZnO基复合光催化剂,研究复合对ZnO基光催化剂催化性能的影响,以期制备催化性能优异的ZnO基光催化剂。具体研究内容如下:(1)以Zn(CH3COO)2·2H2O为初始原料,水和乙二醇的混合溶液为溶剂,添加乙醇胺,采用溶剂热法制备了 ZnO。研究了反应温度、反应时间对产物光催化性能的影响。结果表明在反应温度为180℃,反应时间为4 h时制得的ZnO的光催化性能最好。XRD和SEM结果表明,该条件下所制ZnO为具有棒状形态的六方晶系结构。以其为催化剂光降解甲基橙(MO),在其用量为1.5g·L-1,MO溶液的浓度为10mg·L-1、pH小于9,紫外光照射40min时,MO的光降解率达到99.8%。(2)以Zn(CH3COO)2·2H2O为锌源,改进Hummers法制得的氧化石墨(GO)为碳源,采用溶剂热法制备了 ZnO/RGO复合材料。研究了 GO的加入量对ZnO/RGO光催化性能的影响。采用XRD、SEM对其结构进行了表征。研究结果表明:ZnO/RGO复合材料中RGO包覆在棒状ZnO的表面;GO的加入量为2 mg时,ZnO/RGO复合材料的光催化性能最好;其在可见光下具有一定光催化活性,在紫外光照射30 min下,ZnO/RGO光催化降解MO的光降解率较ZnO为催化剂时的提高了 25.1%。(3)采用湿化学载Ag法制备了 Ag/ZnO/RGO复合材料,考察了AgNO3的浓度对Ag/ZnO/RGO光催化性能的影响,利用XRD、SEM、EDS、TEM对其结构进行了表征。研究结果表明制得的Ag/ZnO/RGO为面心立方结构的Ag颗粒负载于ZnO/RGO的表面上,未进入ZnO晶体结构内部。AgN03的浓度为0.001 mol/L时,所制Ag/ZnO/RGO的催化活性最高,以其为催化剂降解MO溶液,增大MO剂量,在紫外光照射30min时,光降解率可达99.6%,较ZnO/RGO为催化剂时的光降解率提高17.2%。(4)研究了载Ag对催化剂循环稳定性及催化降解MO动力学的影响。实验结果表明载Ag后催化剂的循环稳定性增强,3次循环后Ag/ZnO/RGO的光催化活性保持率为87.1%。而ZnO/RGO的为59.4%。动力学研究结果表明ZnO、ZnO/RGO、Ag/ZnO、Ag/ZnO/RGO光催化降解MO均属于一级动力学反应。Ag/ZnO/RGO的光催化活性明显优于其它催化剂的,在紫外光条件下其催化降解MO的反应速率常数为0.15595 min-1,是 ZnO(kapp=0.04011min-1)为催化剂时的 3.87 倍,ZnO/RGO(kapp=0.0882 min-1)为催化剂时的1.77倍,Ag/ZnO(Kapp=0.10292 min-1)为催化剂时的1.52倍。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 66 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93237]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨树荣. 氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化性能的研究[D]. 2016. |
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