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1、SynthesisandPropertiesofSemiconductorNancompositePhotocatalystsThisthesissubmittedtoZhejiangNormalUniversityforthedegreeofMasterofSciencebyHuanhuanQianSupervisedbyProf．YongHuZhejiangKeyLaboratoryforReactiveChemistryonSolidSurfaces．InstituteofPhysicalChemistry,ZhejiangNormalUniversityMa
2、y2012IIIIlUlIIIIIIII[IIIHIIY2194422半導(dǎo)體納米復(fù)合光催化劑的制備與性能研究摘要隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)的迅速發(fā)展，水環(huán)境污染也日益加劇，這己成為一個(gè)亟待解決的全球性問(wèn)題。尤其是各種各樣的有機(jī)染料廢水，不但對(duì)環(huán)境、人體有害，而且大多數(shù)污染物在自然條件下或通過(guò)傳統(tǒng)的微生物處理、物理、化學(xué)方法很難降解，這就要求我們對(duì)這種難降解有機(jī)物的處理尋求一種行之有效的方法。近些年新發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體光催化氧化水處理技術(shù)為解決這一難題提供了一種行之有效的方法。半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)是一種展新的環(huán)境友好型污水處理技術(shù)，在常溫常壓條件下就能使很多難以降解的有機(jī)物質(zhì)
3、完全礦化為C02、H20等無(wú)害物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，這就使得它在環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生保健、新能源、新功能材料開發(fā)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，并具有重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。半導(dǎo)體納米復(fù)合材料作為一類高活性的光催化劑在有機(jī)物降解及廢水處理等方面具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。本文圍繞不同納米復(fù)合材料的制備及其性能研究展開工作，著重研究了無(wú)機(jī)納米材料及其復(fù)合材料光催化降解有機(jī)污染物的性能。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1．微波輔助原位硫化合成ZnO／ZnS核一殼結(jié)構(gòu)及其光催化性能研究本章采用微波輔助原位硫化ZnO表面合成ZnO／ZnS核．殼結(jié)構(gòu)。這是一個(gè)簡(jiǎn)單快速的反應(yīng)，在400W
4、的功率下，硫原位取代生成的ZnS沉積在ZnO表面，通過(guò)控制硫代乙酰胺的量可以控制殼層ZnS粒徑大小和厚度。水熱合成的ZnO表面有很多氧離子缺陷，在621nlll處發(fā)出強(qiáng)的黃光，并且發(fā)光強(qiáng)度隨著殼層ZnS的增加逐漸減弱，這表明ZnO／ZnS復(fù)合材料中載流子分布發(fā)生轉(zhuǎn)移。光催化性能測(cè)試表明這些復(fù)合材料在可見(jiàn)光照射下表現(xiàn)出較ZnO更優(yōu)越的光催化性能。2．低溫合成碳納米管爪02復(fù)合材料及其光催化性能研究在本章節(jié)中，我們采用一種簡(jiǎn)便的低溫沉淀合成方法，將Ti02納米顆粒成功的負(fù)載在碳納米管表面。這種方法只需硫酸鈦鹽與碳納米管為原料，在堿性溶液60"(2T反應(yīng)6h。此外，Ti0
5、2納米晶也采用同樣的方法合成。光催化性能測(cè)試表明這些復(fù)合材料在可見(jiàn)光照射下表現(xiàn)出較Ti02更優(yōu)越的光催化性能。3．靜電自組裝合成炭球／Ti02復(fù)合材料及Cr(VI)吸附性能研究通過(guò)快速的靜電自組裝方法將Ti02均勻地沉積到炭球表面。炭球的表面電荷自發(fā)的促進(jìn)Ti02自組裝，均勻地沉積到炭球表面，并且不用添加額外的表面活性劑。合成的C／Ti02復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅降低了Ti02納米粒子的團(tuán)聚，而且還提高了回收利用率，便于循環(huán)使用。合成的C／Ti02復(fù)合材料表現(xiàn)出很好的Cr(VI)吸附能力，是商業(yè)Ti02納米晶(P25)的3．6倍。文中也系統(tǒng)的研究了pH值對(duì)吸附能力的影響。4．磁
6、性可回收Fe304／C／Ti02三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的合成及其光催化性能研究采用靜電自組裝法制備了Fe30jC／Ti02三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。首先，將Fe304納米球和葡萄糖在水熱炭化成功合成了Fe304／C核．殼結(jié)構(gòu)，炭層的厚度10nlTl左右。然后，采用靜電自組裝法將Ti02負(fù)載在三明治結(jié)構(gòu)上。此復(fù)合材料在紫外光照射下可有效降解有機(jī)污染物，并且可循環(huán)使用，為光催化劑的回收提供了一種快捷的方法。這種新的合成方法還可以進(jìn)一步推廣用來(lái)合成其它的復(fù)合光催化劑。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體納米復(fù)合物；光催化降解；微波輔助法；靜電自組裝SYNTHESISANDPROPERTIESOFSEMI
7、CONDUCTORNANOCoMPOSITEPHOTOCATALYSTSABSTRACTWiththedevelopmentoftechnologyandindustry,thewaterenvironmentpollutionbecomesaglobalproblemtobesolved．Wastewatercontainingmanykindsoforganicdye，whichnotonlyisharmtoenvironmentandhumanbody,butalsoisdifficulttodegradationthroughtraditionalmic
