新型納米ZnO的制備、表征及其光催化性能研究.pdf

1、納米氧化鋅(ZnO)具有紫外光與可見光催化活性,是一種新型光催化劑,在難降解有機(jī)廢水處理中極具開發(fā)應(yīng)用前景。本文采用水熱法、微波加熱法和葡萄糖輔助合成法,分別成功地制備出了啞鈴型、中空球、粉體三種型貌的納米ZnO光催化劑。通過X-射線衍射儀(XRD)、電子掃描電鏡(SEM)、熱重分析儀(TG-DTA)、紫外可見吸收光譜(TV-Vis)、熒光光譜(PL)對(duì)光催化劑的粒徑、結(jié)晶、型貌和光化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了表征,探討了納米ZnO特性與其光催化活

2、性的聯(lián)系,并與商業(yè)納米ZnO或者P-25型TiO2作了對(duì)比。以脫色率、COD和TOC的去除率為評(píng)價(jià)指標(biāo),系統(tǒng)研究了上述三種催化劑在紫外(可見或者太陽光)光照射下催化降解偶氮染料的性能,從而為納米ZnO光催化劑的制備和在難降解有機(jī)廢水實(shí)際處理工程中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。研究結(jié)果表明:
　　 1.納米啞鈴型ZnO的制備、表征及其紫外光催化性能:首次采用水熱法制備出了均一的納米啞鈴型ZnO光催化劑。該催化劑產(chǎn)品屬于六角型的纖維鋅礦,直

3、徑約5μm,長(zhǎng)約10gm,其純度較高、熱穩(wěn)定性和光學(xué)性質(zhì)好;啞鈴型ZnO具有較好的光催化活性,經(jīng)過75min的UV光照,結(jié)晶紫(CV)、甲基紫(CV)和亞甲基藍(lán)(MB)的脫色率分別為68.0％、99.0％和98.5％,TOC除率分別為43.2％、59.4％和70.6％;啞鈴型ZnO對(duì)染料的TOC去除率比商業(yè)ZnO的高16.22％。
　　 2.納米ZnO中空球的制備、表征及其降解水中的亞甲基藍(lán):首次采用微波加熱法快速制備出了直徑約

4、為300nm的ZnO中空球,有效地節(jié)約了制備時(shí)間。該催化劑具有空心結(jié)構(gòu)和粗糙的表面結(jié)構(gòu),屬于六角型纖維鋅礦;以偶氮染料亞甲基藍(lán)為目標(biāo)降解物,無論以紫外光還是可見光為光源,經(jīng)過90min光照,納米ZnO中空球均可以將MB染料完全脫色,但在可見光下對(duì)MB的TOC去除率比紫外光照略高,約提高5％;即使重復(fù)利用5次,納米ZnO中空球仍表現(xiàn)出較高的光催化降解性能,對(duì)MB的脫色率和TOC去除率仍分別達(dá)99％和78％,重復(fù)利用性好。
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5、.粉體納米ZnO的制備、表征及其在太陽光下降解水中的亞甲基藍(lán):采用葡萄糖輔助合成法制備出了能夠有效利用太陽光的粉體納米ZnO。該催化劑屬于六角型纖維鋅礦,平均粒徑約為60nm;以偶氮染料亞甲基藍(lán)為目標(biāo)降解物,經(jīng)過10h太陽光的光照,亞甲基藍(lán)的脫色和礦化效率幾乎達(dá)到100％;在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,其光催化效率比P-25型TiO2高18-22％,并具有穩(wěn)定性好、循環(huán)利用率高的特點(diǎn);首次發(fā)現(xiàn)分步供給廢水的方式可以有效提高光催化的處理能力和效率。