纳米ZnO的掺杂改性及光催化性能究

摘要：本文采用Zn(Ac)2·2H2O和C6H16N4进行反应，向其中加入了硝酸锌，采用简单水热合成法，制备出了纳米ZnO，利用FT-IR、UV-Vis、XRD、SEM等手段对其进行了结构分析和数据分析。以甲基橙溶液为模拟污染物，500 W 汞灯照射下对其进行光催化活性研究。结果显示，掺杂了Al之后制备得到的纳米氧化锌，结构为六方晶系，光催化降解率达到97 %左右。判断掺杂Al的纳米氧化锌光催化性能相比以前有很好的效果。82157

毕业论文关键词：水热法；掺Al氧化锌；制备；光催化

The Preparation and Its Photocatalytic Performance of Al Doped Nano Zinc Oxide

Abstract: This paper Uses the Zn(Ac)2·2H2O and C6H16N4 reaction, add the zinc nitrate into it, using simple hydrothermal synthesis method, the preparation of the nanometer ZnO, using FT - IR, UV - Vis, XRD, SEM analysis of its structure and data analysis。 With methyl orange solution to simulate pollutants, under 500 W mercury lamp irradiation on the photocatalytic activity。 Results show that the preparation of nanometer zinc oxide, after Al doping structure of hexagonal system, photocatalytic degradation rate of about 97 %。 Judge doping Al nano zinc oxide photocatalytic performance than ever before have extremely good effect。

Key Words: Hydrothermal Method; Aluminum Doped Zinc Oxide; Preparation; Photocatalysis

摘要 1

引言 1

1 实验部分 2

1。1 仪器与试剂 2

1。2 实验方法 3

2 结果与讨论 4

2。1 X射线衍射(XRD)物相分析 4

2。2紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析 4

2。3 FT-IR分析 5

2。4 SEM分析 5

3 光催化活性测试 6

3。1 光催化实验过程 6

3。2 光催化实验结果 6

4 结论与展望 8

参考文献 8

致谢 10

纳米ZnO的掺杂改性及光催化性能研究

引言

纳米材料又称纳米级结构材料，他们绝大多数为晶体，结构单元尺寸在1~100 nm之间的微小固体颗粒。当材料的尺寸到达纳米量级的时候，纳米材料表现出来的的性质与体材料会有很明显的不同[1-4]。纳米科学技术，信息科学技术和生命科学技术是21世纪的三大主流技术术。有人预言纳米技术可能会成为21世纪超过网络技术和基因技术的一种决定性技术[5-7]。纳米技术是在纳米尺度范围内操控分子和原子对材料进行特殊的加工，制造出所需的具有特定功能的材料，也可以对某些物质进行研究，掌握其特有的性质和规律[8-10]。氧化锌是一种重要的半导体光催化材料，具有光催化活性高、无毒无污染、价廉、化学稳定性高、氧化能力强等特点，在有机污染物催化降解方面得到广泛关注[11]。纳米氧化锌也有一个缺点，就是禁带宽度较宽，只有在紫外线照射时才具有光催化活性，太阳光利用率低，且光生载流子比较容易重新复合，量子产率低，这在一定程度上限制了它的工业应用，采用掺杂改性的方法可以拓展纳米氧化锌光谱响应范围，提高其光催化活性，常用的改性方法有贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属离子掺杂、半导体复合、光敏化、表面酸化等。将金属离子掺杂半导体材料可以改变体系的物理化学性质，对主体半导体材料的光、电、磁等性能的改善和提高是非常有益的，因此，金属离子掺杂半导体材料受到人们广泛的关注[12-13]。氧化锌常温下为纤维锌矿型结构的直接宽禁带半导体材料，其禁带宽度3。37 eV，在紫外光照射情况下生成光生电子-空穴对，所以光催化效果比较好[14-15]。纳米ZnO由于其一系列优异的电、磁、光、力学和化学等宏观特性，使污水处理、空气净化太阳能电池、传感器、光电器件、抗菌材料等领域具有广阔的应用前景[16-18]。水热法是以水溶液为反应介质，加热反应容器，从而产生一个高温高压环境，合成的纳米颗粒物相均匀、纯度高、晶型好、单分散、形状好及尺寸可控等特点。根据实验室现有的仪器和药品条件，本文采用简单水热法制备了Al掺杂的纳米氧化锌光催化剂，采用 XRD、SEM、UV-Vis 等技术手段对其进行结构表征，并用紫外可见光谱来跟踪甲基橙溶液的降解过程，进而分析评价改性后氧化锌的光催化活性[19-20]。文献综述纳米ZnO的掺杂改性及光催化性能究:http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_96312.html