ZnO复合结构的制备及其暗室催化性能.pdfVIP

助 财 料 2013年第8期(44)卷 纳米 Zn／ZnO复合结构的制备及其暗室催化性能 赵立峰 ，王树林。，夏立珍 ，邱迎新 ，蹇敦亮 ，崔 貌 ，田汇泉 (1．上海理工大学 动力工程学院，上海 200093；2．上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093) 摘 要 ： 利用滚压振动磨在 室温条件下将金属锌粉 应制得棒状与片状共存 的纳米 ZnO 的新方法。本文 制备成尺寸在 20～30nm 的Zn颗粒，在 260oC预热纳 首先在干法室温条件下利用滚压振动磨将金属锌粉 米 Zn颗粒并使其与常温常压水蒸气反应生成 Zn0与 (纯度为 95 )制备成尺度在20~30nm 的Zn颗粒，然 Zn的复合结构。将水解产物作 为催化剂在完全避光 后将纳米 Zn颗粒和水蒸汽反应 ，得到棒状和颗粒状共 的暗室条件下对 甲基橙进行 降解 实验，在 60min内甲 存的纳米结构 ，以水溶性偶氮染料的代表性化合物甲 基橙 的 降解率 即可 达到 80 以上 ，说 明这 种 纳 米 基橙为模型污染物 ，研究 了水解产物对 甲基橙催化 降 ZnO／Zn复合结构对 甲基橙具有优异的暗室催化效 解的独特性能 ，发现水解产物在暗室条件下对 甲基橙 果 ，且反应过程符合拟一级动力学方程 。分析其原 因 溶液也具有优异的降解能力，这一发现将使污水处理 可能为机械力作用使得纳米结构 内部存在大量 晶格缺 不再受光照条件的限制 ，可直接在管道中实现对有机 陷，形成 电荷 不均 匀区域，并 以电子 空穴对的形 式存 废水 的处理 。 在 。同时在水解反应过程 中，未反应的Zn颗粒附着在 2 材料和方法 ZnO纳米棒上 ，形成金属一半导体复合 结构 ，可有 效降 低 电子空穴的复合几率，从 而增大 ZnO 纳米结构的催 2．1 纳米 Zn颗粒的制备 化效率 。 采用滚压振动磨 H 完成纳米 Zn颗粒 的制备。 关键词 ： 滚压振动磨 ；纳米结构 ；水解反应；暗室催 制备 Zn纳米颗粒所用原料为纯度 9596／的商业锌粉 化；甲基橙 150g，一次性平铺加入振动磨筒体 中，氩气保护 ，滚压 中图分类号 ： TB33 文献标识码 ：A 研磨 13h，得到尺寸在 2O～30rim 的Zn颗粒 。 文章编号 ：1。0卜9731(2013)08—1106-04 2．2 纳米锌水解实验 将制得的纳米 Zn颗粒和去离子水分别放入两个 1 引 言 三 口烧瓶中，分别用 电加热套加热，待水沸腾后，将水 ZnO为一种直接带隙宽禁带半导体材料 ，在室温 蒸气 由氩气携带进人放置锌粉的烧瓶 ，进行水解反应 。 下禁带宽度为 3．37eV，激子束缚 能为 60meV。ZnO 纳米 Zn的预热温度设定为 260℃，反应时间 1．5h，收 纳米棒的制备方法很多，按照制备环境是气体还是液 集烧瓶中得到 的固体产物。采用 Bruker公司的D8 体 ，一般可以分为两类 ：气相法和液相法。气相法主要 ADVANCEX射线衍射仪分析产物的成分，以FEI公 是指在制备的过程 中，源物质是气相或者通过一定的 司的TecnaiG2F30型场发射透射 电子显微镜对固体 过程转化为气相 ，经过沉积形成所需的纳米材料的方 产物进行形貌分析 以及 电子衍射分析 ，采用 INCA 法 。因此根据其源物质转化为气相的途径不同，气相 OXFORD能谱仪对 固体产物 的棒状结构进行元素分