鋅銅層狀氫氧化物的合成及其在制備光催化劑中的應(yīng)用.pdf

1、納米ZnO和ZnS為寬帶隙半導(dǎo)體，在紫外光照射下，ZnO和ZnS納米材料生成電子、空穴的速度非?？?，且光生電子、空穴具有很強(qiáng)的氧化還原能力，是良好的光催化劑。碳納米材料如石墨烯，碳纖維等由于其良好的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性成為優(yōu)異的催化劑載體。近年來，ZnO和ZnS碳納米復(fù)合材料在環(huán)境和能源領(lǐng)域表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景，但是在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題:1.ZnO和ZnS納米材料由于納米尺寸，效應(yīng)粒子間容易團(tuán)聚，穩(wěn)定性較差。2.ZnO和ZnS在可見光范

2、圍內(nèi)催化效果較弱，不能夠很好地利用太陽光這一天然能源?；赯nO和ZnS納米材料的制備及應(yīng)用存在的問題，本論文以有機(jī)-無機(jī)層狀金屬氫氧化物為前驅(qū)體，通過氣固反應(yīng)，原位固態(tài)熱解等方法合成了兩種均勻、穩(wěn)定、可見光下催化性能良好的三元納米復(fù)合材料:一維Cu/ZnO/C和一維Zn1-xCu2xS/C。并考察了他們的可見光降解MB和光電流響應(yīng)性能。具體內(nèi)容如下:
　　1.以硝酸鋅、硝酸銅、苯甲酸鈉為原料，通過控制反應(yīng)溫度、pH等條件，在無需

3、模板劑和其他表面活性劑條件下，首次制備出一維ZnCu(OH)BA-LDH納米材料。并通過SEM、XRD、EDS、FTIR等表征手段，研究不同溫度和pH對(duì)ZnCu(OH)BA-LDH形貌和晶體結(jié)構(gòu)影響以及ZnCu(OH)BA-LDH化學(xué)組成和層間陰離子排布方式。
　　2.以一維ZnCu(OH)BA-LDH為前驅(qū)體，在無需其他模板劑和還原劑條件下，利用LDH層間金屬離子均勻排布特性，通過原位固態(tài)熱解的方法，將一維ZnCu(OH)BA-

4、LDH在惰性氣體中煅燒制備出高分散的一維Cu/ZnO/C納米復(fù)合材料。XRD、XPS、HRTEM、FTIR等表征表明，ZnO和Cu納米粒子均勻分散于碳基質(zhì)中，金屬Cu、ZnO和C之間作用緊密，ZnO與C之間存在Zn-O-C鍵作用能有效提高電子與空穴分離。其中苯甲酸作為碳源所形成的碳基質(zhì)具有敏化作用提高ZnO可見光活性，且碳基質(zhì)含有大量親水基團(tuán)(-OH、-COO-)，有效提高一維Cu/ZnO/C在水中分散性。苯甲酸熱解過程中釋放的還原性氣

5、體將Cu2+還原為金屬Cu，金屬Cu的表面區(qū)域共振效應(yīng)亦增強(qiáng)了ZnO的可見光活性。我們將不同溫度下煅燒所得的一維Cu/ZnO/C催化劑用于可見光降解MB，實(shí)驗(yàn)表明:400℃下煅燒所得樣品催化活性最且催化活性高于商業(yè)ZnO。
　　3.以一維ZnCu(OH)BA-LDH為前驅(qū)體，無需其他修飾劑和還原劑，通過氣固反應(yīng)將層板間金屬離子硫化，再經(jīng)惰性氣氛下的固態(tài)熱解得到高分散的一維Zn1-xCu2XS/C納米復(fù)合材料。XRD、XPS、HRT

6、EM、FTIR等表征表明我們制得的Zn1-xCu2XS固溶體均勻分散于碳基質(zhì)中，并且Zn1-xCu2XS與C之間存在M-O-C鍵相互作用，有利于電子在Zn1-xCu2XS與C之間傳導(dǎo)，同時(shí)n1-xCu2XS與C的緊密結(jié)合很好的提高了Zn1-xCu2XS在空氣中的穩(wěn)定性。另外Cu2S作為一種窄帶隙半導(dǎo)體在可見光區(qū)域有較強(qiáng)吸收，Cu2S與ZnS形成固溶體有效提高ZnS可見光區(qū)催化活性。我們通過可見光降解MB作為探針反應(yīng)對(duì)制得的不同Zn、Cu