《氧化锌、硫化锌微纳米复合结构材料的制备及其光催化性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氧化锌、硫化锌微纳米复合结构材料的制备及其光催化性能研究（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、密级： 大学研究生学位论文 氧化锌、硫化锌微纳米复合结构材料的 制备及其光催化性能研究 ( 申请硕士学位) 学科专业： 研究方向： 作者姓名： 指导教师： 材料物理与化学 光催化材料 宋鸽 李文江教授 2 0 1 2 年1 月 g y f o r S y n t h e s i so f M i c r o n a n oS t r u c t u r a l Z n O 、Z n SC o m p l e xM a t e r i a l sa n d T h e i r P h o t o c a t a l y t i cP r o p e r t i e s B y G eS o n
2、g S u p e r v i s o r P r o f e s s o r W e n j i a n gL i J a n 2 0 1 2 声明 删, 丫2 0 删5 9 7 燃0 t 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 墨盗墨墨太鲎或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 特日期渺协年刈罗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 墨盗堡
3、兰盘至有关保留、使用学位论文 的规定。特授权墨盗垄墨太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编， 以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子 文件。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：列 年 月矽日 导师签名： 街日期：砌年2 ，月夕日 近年来，由于无毒、成本低且具有独特的物理与化学性能，Z n O 、Z n S 及其复合微 纳米材料的研究得到了广泛的关注。以微纳米Z n O 、Z n S 复合结构为代表的光催化氧化 材料是一种用于光催化处理污水的新型材料，基于其高效、无污
4、染、光化学稳定性好等 优点常用于光催化降解有机污染物。但该类光催化剂仍存在如量子效率低、降解率较低 及电子一空穴易复合等缺点，从而限制了其应用。本文采用水热溶剂热方法制备Z n O 、 Z n S 球形颗粒、Z n O Z n S 球状核壳结构及Z n O ：A g 、Z n S ：A g 微纳米结构材料，研究了不 同的实验参数对材料微观形貌、光学性能及紫外光催化性能的影响。主要内容如下： ( 1 ) 通过水热溶剂热方法，制备得到了Z n O 微米球及Z n S 纳米球。研究了反应温度、 反应时间及表面活性剂的添加对产物形貌、尺寸的影响，探讨了球状Z n O 、Z n S 的形成 原因。研究表
5、明，制备Z n O 微米球时溶剂二乙二醇直接影响了产物的形貌；制备Z n S 纳米球时，表面活性剂十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵起到了调节形貌的关键 作用。此外，对其分别进行光致发光光谱测定，得到Z n O 微米球和Z n S 纳米球的特有 的荧光发射特性。 ( 2 ) 利用分子自取代反应，首次制备球状Z n O Z n S 核壳结构材料。以合成的Z n O 微球为模板，在二次水热反应体系中通过硫化反应，成功制备了球状Z n O Z n S 核壳结 构复合材料。探讨了不同硫源及不同反应比例的Z n 2 + S 玉对制备的Z n O Z n S 球状核壳结 构的壳层厚度、光致发光以及紫外光
6、催化降解效率的影响。结果表明，Z n 2 + S = 2 1 时 Z n O 与Z n S 之间的相互作用最强，故其发光强度最大；而Z n 2 + S 2 。= 1 时，对以甲基橙 和罗丹明B 为模型的染料废水的光催化降解效率最高此方法对球状核壳结构微纳米 材料的制备和污水处理应用方向具有广泛的借鉴意义。 ( 3 ) 利用二次水热反应体系，分别制备了Z n O ：A g 微米球和Z n S ：A g 纳米球。通过对 Z n O 、Z n S 表面沉积层A g 金属纳米粒子的方法来改善其光致发光及紫外光催化降解 效率。研究表明，5 的A g 添加量制备出的Z n O ：A g 微米球发光效率最高
7、，对甲基橙和 罗丹明B 模拟染料废水的紫外光催化降解效率较高；2 的A g 添加量制备出的Z n S ：A g 纳米球对甲基橙和罗丹明B 模拟染料废水的降解效率更高；之后考察对Z n S ：A g 光催化 剂的反复多次使用，结果表明该类催化剂化学稳定性好，降解效率受外界因素影响较小， 变化不大。 关键词：Z n O ；Z n S 水热法；Z n O Z n S 核壳结构；Z n O ：A g ：Z n S ：A g ；光催化 o r g a n i cc o n t a m i n a n ti sap r o m i s i n gt e c h n o l o g yf o rw a s
8、t e w a t e rt r e a t m e n t H o w e v e r , s o m e d e f e c t so ft h i sk i l l do fp h o t o c a t a l y s t , s u c h 笛l o wq u a n t u me f f i c i e n c y , l o wd e g r a d a t i o n e f f i c i e n c y , e a s i l yc o m p o u n d e do fe l e c t r o n h o l ea n dS Oo n ，l i m i ti t sf
9、 u r t h e ra p p l i c a t i o n s I nt h i s a r t i c l e Z n O 、Z n Sa n di t sc o m p l e xm i c r o n a n os t r u c t u r a lm a t e r i a l sh a v eb e e ns y n t h e s i z e di n t h eh y d r o t h e r m a l s o v l v o t h e r m a lm e t h o d ，a n dt h em a t e r i a lm o r p h o l o g i
10、e s ，o p t i c a lp r o p e r t ya n d p h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o nW e r es t u d i e di nd e t a i l s T h em a i nc o n t e n t s 鹄f o l l o w s ： ( 1 ) Z n Om i c r o s p h e r e sa n dZ n Sn a n o s p h e r e sw e r es u c c e s s f u l l yf a b r i c a t e dv i aam i l d s o
11、 l v o t h e r m a l h y d r o t h e r m a lm e t h o d 1 1 1 ei n f l u e n c e so fh y d r o t h e r m a lt e m p e r a t u r e ，r e a c t i o n t i m ea n ds u r f a c t a n ta d d i t i o no nt h em o r p h o l o g ya n ds i z eo fp r o d u c t sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d W ef o u n d
12、t h a tt h ed i e t h y l e n eg l y c o la ss o l v e n tp l a y e da ni m p o r t a n tr o l eo nt h ef o r m a t i o no f t h eZ n Om i e r o s p h e r e s ，a n ds u r f a e t a n ts o d i u md o d e c y ls u l f a t ea n dc e t r i m o n i u mb r o m i d ea l s o p l a y e dak e yr o l ef o rt h
13、 ef o r m a t i o no f n a n oZ n S s p h e r e s I na d d i t i o n , t h eP Lp r o p e r t i e so fZ n O m i c r o s p h e r e sa n dZ n Sn a n o s p h e r e sh a v e b e e ni n v e s t i g a t e d ，r e s p e c t i v e l y ( 2 ) S p h e r i c a lZ n O Z n Sc o r e s h e l lc o m p o s i t e sh a v
14、 eb e e ns u c c e s s f u l l ys y n t h e s i z e dv i aa f a c i l ec o n v e r s i o np r o c e s sf r o mZ n O m i c r o s p h e r O Sp r e c u r s o r s T h ed i f f e r e n ts u l f u rs o u r c 宅a n d Z n 2 + i S 。o nt h ei n f l u e n c eo ft h es h e l lt h i c k n e s s ，p h o t o l u m i
15、 n e s e e n e ea n dp h o t o c a t a l y t i c d e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yh a db e e nd i s c u s s e d 砀er e s u l t ss h o w e db e s tp h o t o l u m i n e s c e n c ew h e n Z n 2 + S 厶= 2 1a n dh i g hp h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o nt o w a r d sM e t h y lO r a n
16、 g ea n dR h o d a m i n B m o d e lw a s t e w a t e rw h e nZ n 2 + S 厶= 1 T h i ss t r a t e g ym a yp r o v i d em o r eo p p o r t u n i t i e sf o rt h e p r e p a r a t i o no fc o r e s h e l l s t r u c t u r e dm i c r o n a n om a t e r i a l sa n da p p l i c a t i o ni nw a s t e w a t e r t r e a t m e n t ( 3 ) I no r d e rt oi m p r o v et h ep h o t o l u m i n e s c e n c ea n dp h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i
