304不銹鋼表面ZnO-尖晶石(AB2O4)復(fù)合氧化膜的制備及其可見光光催化性能的研究.pdf

1、近二十年來，利用光催化法降解有機(jī)污染物是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。光催化降解法以半導(dǎo)體為催化劑，光照下半導(dǎo)體產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，在半導(dǎo)體表面形成氧化-還原體系，然后使有機(jī)污染物發(fā)生氧化降解。光催化劑的制備及性能是光催化降解技術(shù)中的關(guān)鍵課題之一。尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物AB2O4(A=Zn2+，Ni2+，F(xiàn)e2+;B=Fe3+，Cr3+)由于具有禁帶寬度窄、能利用可見光、而且光催化效率高、結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定等特點(diǎn)，引起了研究者的興趣。本文通過電化學(xué)——熱氧化

2、法在304不銹鋼表面制備了可見光響應(yīng)的ZnO/尖晶石型AB2O4復(fù)合氧化物光催化膜，研究了ZnO/AB2O4復(fù)合氧化物的制備條件以及結(jié)構(gòu)、形貌和可見光光催化性能，初步探討了ZnO/AB2O4復(fù)合氧化物的形成機(jī)理。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)電化學(xué)處理對(duì)ZnO/尖晶石型AB2O4復(fù)合氧化物形成的影響。以304不銹鋼為基底，在0.05mol/LZnSO4、2mol/LNH4Cl溶液中，以0.03A/cm2恒定的電流密度，在不同電

3、沉積時(shí)間下(30s，60s，120s，600s，900s)沉積鋅，然后在空氣氣氛中350℃下加熱1h，接著繼續(xù)升溫至450℃加熱2h。利用X-射線衍射儀(XRD)、顯微共焦激光拉曼光譜儀(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)考察和分析了樣品的結(jié)構(gòu)、成分和形貌。結(jié)果表明，電沉積鋅時(shí)間為120s，600s，900s時(shí)，可以生成ZnO/AB2O4復(fù)合氧化物。
　　 (2)熱氧化條件對(duì)ZnO/AB2O4復(fù)合氧化物形成的影響。在固定電沉

4、積鋅時(shí)間條件下，樣品于空氣氣氛中經(jīng)在150℃、250℃、350℃或450℃下加熱1h，接著于450℃下加熱2h的兩步熱氧化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電沉積鋅120s的樣品只有在350℃下加熱1h，450℃下加熱2h后才能生成ZnO/AB2O4復(fù)合氧化物。
　　 (3)ZnO/AB2O4復(fù)合氧化膜的可見光光催化性能。測(cè)試了在可見光照射1h的條件下，不同樣品光催化降解3mg/L羅丹明B(RhB)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不銹鋼表面電沉積鋅120s

5、、600s、900s后，經(jīng)350℃下加熱1h，450℃下加熱2h，所制備的ZnO/AB2O4復(fù)合氧化膜樣品對(duì)RhB的光降解率分別為72.1％、87.2％、82.4％，顯示了很好的可見光光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明氧化鋅與尖晶石型氧化物AB2O4復(fù)合后能夠有效利用可見光進(jìn)行光催化降解反應(yīng)。
　　 (4)ZnO/AB2O4復(fù)合氧化膜形成機(jī)理。通過對(duì)不同基底（導(dǎo)電玻璃，紫銅片，304不銹鋼）、不同鋅源（電沉積鋅和機(jī)械粘附鋅粉）下鋅的氧化產(chǎn)