氧化鋅納米線在三維孔道中的受限生長(zhǎng)及其性質(zhì)研究.pdf

1、本文采用晶種預(yù)制與水熱合成的方法在 SiO2大孔材料中原位生長(zhǎng)出氧化鋅納米線（ZnO NWs），合成出ZnO NWs/SiO2復(fù)合物。并將該復(fù)合物作為載體進(jìn)行的研究可分為兩方面：一方面固定脂肪酶，研究其吸附性能；另一方面負(fù)載四羧基酞菁鐵（Fe(Ш)-taPc），制備出三元復(fù)合光催化劑（Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO2），研究催化劑的降解性能。詳細(xì)研究方法及結(jié)果如下：
　　1.以 SiO2大孔材料的三維孔道為反應(yīng)場(chǎng)所，

2、采用晶種預(yù)制與水熱合成方法在SiO2大孔材料中原位生長(zhǎng)出氧化鋅納米線（ZnO NWs）。重點(diǎn)研究了引入 ZnO晶種時(shí)前驅(qū)物濃度對(duì)納米線生長(zhǎng)的影響，及水熱反應(yīng)溫度對(duì)納米線生長(zhǎng)的影響，通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)得到ZnO NWs生長(zhǎng)的最優(yōu)條件，達(dá)到控制晶種數(shù)量和提高晶種質(zhì)量的目標(biāo)。即采用Zn(Ac)2/PEG600/H2O三元混合溶液作為前驅(qū)物，通過(guò)100～200℃二階段加熱和高溫煅燒在 SiO2孔壁上形成 ZnO晶種，以鋅氨絡(luò)合物為鋅源，通過(guò)90℃熱分

3、解使其轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2并沉積在孔道中，并在100℃水熱合成原位制備ZnO NWs，通過(guò)改變?nèi)膀?qū)物組分用量來(lái)調(diào)節(jié)ZnO晶種的尺寸與分布，進(jìn)而控制納米線的形貌，最終獲得直徑在15～20 nm的ZnO NWs以無(wú)規(guī)線團(tuán)形貌均勻填充于三維孔道中。納米線的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò) XRD和拉曼光譜的表征確認(rèn)其為六方纖鋅礦型 ZnO晶體。
　　2.以ZnO NWs/SiO2復(fù)合物為載體，固定豬胰脂肪酶。與單純SiO2以簡(jiǎn)單的吸附作用固定脂肪酶進(jìn)行對(duì)比

4、，實(shí)驗(yàn)測(cè)得復(fù)合物的吸附量是單純的SiO2大孔材料的5～6倍，其最大固定量達(dá)到286.8 mg.g-1，最高酶活425.5 U.g-1，被固定的酶蛋白在緩沖溶液中經(jīng)過(guò)48 h浸泡不易脫落，且活性保持穩(wěn)定，可知ZnO NWs/SiO2復(fù)合物具有較強(qiáng)的吸附能力，很可能是一種較好的固定化酶載體。
　　3.采用簡(jiǎn)單吸附法將Fe(Ш)-taPc負(fù)載于ZnO NWs/SiO2復(fù)合物，合成出三元復(fù)合光催化劑（Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/

5、SiO2），其最高負(fù)載Fe(Ш)-taPc量達(dá)到11.5wt％。通過(guò)掃描電鏡( SEM)、粉末衍射（XRD）、紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis)、拉曼光譜(Raman)對(duì)該催化劑進(jìn)行了表征，并以有機(jī)染料羅丹明B為目標(biāo)降解物，考察了Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO2在可見光下的光催化降解性能，可快速催化降解羅丹明 B，降解反應(yīng)遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。當(dāng) Fe(Ш)-taPc的負(fù)載量為3.5wt%的三元復(fù)合光催化劑顯示出最高的活性