資源描述：
《液相法制備特殊形貌zno及其光催化性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文采用水熱法制備了不同晶體形貌ZnO粉末微晶，通過研究其紫外光催化降解亞甲基藍溶液性能，探討了不同形貌ZnO晶體形貌與其光催化活性關(guān)系。并以鋅片為基片，制備了不同晶體形貌的負載型ZnO晶體。同時，對ZnO粉末晶體進行了Er3+和Ce3+摻雜，考察離子摻雜對ZnO微晶形貌和光催化活性的影響。研究中采用了SEM、XRD、X／'S和粉體紫外可見光吸收譜等測試分析手段對樣品的晶相、微觀結(jié)構(gòu)、表面元素分布及光催化降解性能進行分析。實驗結(jié)果表明，水熱法制備柱狀ZnO微晶時，Zn(CH3COO)2-NaOH體系
2、能得到結(jié)晶優(yōu)良和粒徑均勻的六方柱狀ZnO微晶，晶粒晶體直徑長度均約為1岬。Zn(N03)2-NaOH體系晶粒尺寸及形貌雜亂，晶粒直徑為0．5岫左右，長度O．5～1岬，但加入少量PVP后能改善晶體結(jié)晶質(zhì)量，晶粒顆粒直徑和長度均約為1．5gm。Zn(N03)2一KOH體系晶體長度較大，直徑為2^3gm，長度約為4~5lain，但晶體質(zhì)量較差。采用鋅鹽．強堿反應(yīng)體系制得的ZnO微晶的顯露晶面一般為(0001)、(1010)和(0001)，即得到六方柱狀ZnO微晶。制備花簇狀ZnO時，氨和胺有機劑是有效的成簇劑，易將ZnO晶核吸附聚集
3、并呈放射狀生長得到花簇狀晶體形貌。Zn(CH3COO)2．氨水和Zn(CH3cooh．丁胺體系均得到錐狀花簇顆粒晶體，后者聚集度更佳。在ZnCl2／Zn(CH3COO)2-NaOH．PAM體系中，調(diào)節(jié)鋅鹽濃度分別得到片狀和針狀花簇晶體。在反應(yīng)液中加入酒石酸鈉時能制得ZnO球形微晶。在各反應(yīng)體系中加入醇輔助劑都能有效改善晶體形貌、質(zhì)量以及聚集度。實驗發(fā)現(xiàn)，不同形貌ZnO樣品表面的Zn和O原子濃度和晶面的極性不同，因此不同的顯露晶面顯著影響微晶的光催化活性。(0001)和(10il)面顯露時Zn原子濃度較高，光催化活性較高，由于六
4、方棱錐狀樣品有六個(10il)晶面族，提高了有效活性面，(1011)面顯露時有更高的活性。當Zn原子為氧化態(tài)時才能有效提高ZnO光催化活性。柱狀樣品Z．1、Z．5和Z．6的光催化活性較佳，一級動力學(xué)常數(shù)(兢)分別為3．13×10d、4．81x10‘3和2．87×10。3，4h降解率(叮)分別為53．41％，67．23％和50．13％。棱錐狀花簇樣品H．9的島為7．27X10．3，4h的叩為82．75％。柱狀樣品Z．2由于(0001)晶面被溶蝕，其光催化活性喪失，武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文活性為零。摻雜實驗表明，摻雜后雜質(zhì)離子易成
5、為晶體生長中心，而擾亂晶體的生長使晶體形貌雜亂。摻E，、Ce3+及E?+／Ce”共摻雜后均在ZnO晶體粉末中出現(xiàn)新相金屬有機化合物C14H12N204Zn，尤其是ce3+離子摻雜時金屬有機化合物的生成量較大，影響了ZnO粉末的光催化活性。摻雜Er3+可將ZnO光吸收范圍向可見光區(qū)拓寬10衄左右，摻Ce3+降低了電子和空穴的復(fù)合，提高了光催化活性。樣品Z．1摻0．1t001％E，的kl為4．72X10一；Ce3+摻雜時幻為0．29×100；E?+／Ce3+共摻雜后增加到6．79X10d，三者4h的叩分別為62．35％，7．86％
6、和74．56％。花簇狀樣品H．9摻雜后活性提高不大，樣品H．E、H．C和H．EC的島分別為4．72×10。、0．40X10d和8．11X10d，4h的珂分別為68．81％，7．68％和80．96％，這是由于Er3+和Ce”被丁胺有機分子吸附聚集，削弱了離子摻雜改善光催化活性的效果。試驗還發(fā)現(xiàn)，水熱法制備ZnO光催化劑也應(yīng)進行低溫(600℃)的煅燒熱處理，除去吸附在表面的有機物，也可以增加光吸收強度，從而提高光催化活性。樣品Z．1-D、Z．E．D、Z．C．D和Z．EC．D的k1分別為3．40X100、3．78X10．3、5．30
7、X10。和6．30X10d，4h的野分別為57．98％，62．21％，73．27％和79．14％。樣品H．9．D的島為7．47X10刁，樣品Z．6．D的島為6．99×10。3，二者4h的玎分別為85．21％和81．83。以鋅片為基片，水熱條件下能夠以簡便的實驗操作制得各種不同形貌的ZnO微晶，液態(tài)區(qū)使用強堿性礦化劑(如NaOH、濃氨水)時，晶體形貌呈長棒狀，微晶棒顆粒的長度為1∞15gm，直徑約為l岬，；使用弱堿性礦化劑(如稀NH3·H20、丁胺)和蒸餾水時，晶體呈錐狀或針狀，晶體顆粒長度為5～10岬，直徑為0．3-1lun。
8、氣態(tài)區(qū)由于溶質(zhì)擴散后在鋅片表面的雜質(zhì)點聚集，而使氣態(tài)區(qū)的晶體生長呈現(xiàn)簇集和非簇集兩個區(qū)域之分，簇集區(qū)的晶體生長更完善。關(guān)鍵詞：氧化鋅；晶體形貌；光催化活性；水熱法；顯露晶面Ⅱ武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractInthisarticle，hydrothermalmetho
