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ZnO竹炭复合材料的制备及其性能研究-材料物理与化学专业论文

万方数据 万方数据 学位论文版权使用授权 H 本学位论文作者元全 [[(1年浙江理工大学们权保网并向|回家有关川门琪机 构送交本论文的复印 íl二和磁盘 ,允许论文被查阅和借阅 。本人授权逝江理王 主主可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数:!J riJlì二进行检索和l传播,可 以采用样印、缩 Gp D.现扫 1í?等复;1叶子段f呆在、 1仁剿予位论文 。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本投权书) 学位论文作者例 :争而然? 等字 H 朋 : ?fT 3 片 Itu 导师知名 : 吵牛ω 签宁门 Wj : )A l fo 年 / 月 ( lfl R 浙江理工大学硕士学位论文Zn 浙江理工大学硕士学位论文 ZnO/竹炭复合材料的制备及其性能研究 ZnO/竹炭复合材料的制备及其性能研究 摘要 氧化锌(ZnO)是直接带隙半导体,其量子效率比二氧化钛(TiO2)高;相 比于 TiO2,ZnO 中存在更多的氧空位,能够形成电子陷阱,从而加速电子-空穴 对的分离,更能提高 ZnO 的光催化活性。在光催化应用中,将粉体 ZnO 与被降 解物混合,易造成 ZnO 团聚,减小 ZnO 参与光催化的有效面积,影响其催化效 果和可回收利用。合适的载体不仅可以提供特殊的孔隙结构,增加光催化剂参与 反应时的有效比表面积,提高其光催化活性,而且还可以降低光催化剂的生产和 回收成本。竹炭是一种可再生的绿色环保的载体材料,其生产工艺简单、相对于 需要进一步活化的活性炭污染更少,是一种具有特殊孔隙结构的理想载体材料。 此外,通过掺杂铈(Ce)元素可以提高竹炭表面 ZnO 的载流子的利用率,有利 于增加 ZnO 的光催化效率。 溶剂热法有利于产物结晶,而且反应温度相对较低,反应物中的结构单元可 以被有效地保留到产物中而不受到破坏。本文采用溶剂热法将 ZnO 负载于竹炭 表面,制备了 ZnO/竹炭复合材料以及通过在 ZnO 的表面掺杂 Ce 制备了 Ce 掺杂 的 ZnO/竹炭复合材料,并探究乙二烯三胺(DETA)添加量 VDETA,焙烧温度对 ZnO/竹炭复合材料的光催化性能的影响。同时,还探究了 Ce(NO3)3 浓度对 Ce 掺杂的 ZnO/竹炭复合材料光催化性能的影响。 通过 X 射线衍射 XRD、扫描电子显微镜 SEM、傅里叶红外光谱 FT-IR、紫 外-可见光漫反射 Uv-vis、光致发光谱 PL、光催化实验等检测以及数据分析得到, ZnO/竹炭复合材料合适的制备条件为 VDETA=600 μL,T=400℃,制备的 ZnO/竹 炭复合材料紫外光照 4h 后,对甲基橙的光降解率可达 97.9%, ZnO 对甲基橙的 光降解率为 72.0%,ZnO/竹炭复合材料对甲基橙的光降解率比 ZnO 提高了 25.9%。 此外,通过模拟日光下 ZnO/竹炭光催化抗菌性的研究中发现在条件 VDETA=600μL, -T=400℃下的样品对大肠杆菌的抑菌圈平均直径较大,为 9.75mm,进一步说明 了该条件下制备的 ZnO/竹炭具有较好的光催化活性。 为了使 ZnO 的光生电子-空穴复合率降低,提高载流子的效率,增强 ZnO/ I 竹炭复合材料的光催化活性,对 ZnO/竹炭进行了 Ce 掺杂,制备了 Ce 掺杂的 ZnO/ 竹炭复合材料。研究结果表明,光照 1.5h 后 Ce 掺杂 ZnO/竹炭对甲基橙的降解 率相比于未掺杂的 ZnO/竹炭复合材料提高 7.8%。Ce 掺杂的 ZnO/竹炭对大肠杆 菌的抑菌圈均大于未掺杂的 ZnO/竹炭,表明掺杂适量的 Ce 元素可以提高 ZnO/ 竹炭的光催化抗菌性能。 关键词:ZnO/竹炭复合材料;Ce 掺杂;光催化;甲基橙;光催化抗菌。 II Preparation and properties of ZnO/Bamboo Charcoal Composite Abstract ZnO is a semiconductor with direct band gap. ZnO is more capable of forming electron trap because of the presence of oxygen vacancy, thereby accelerating the separation of electron - hole pair and improving the photocatalytic activity of ZnO. ZnO is often used as a photocatalyst in the degradation of dye in water treatment and disinfection. Using the powder ZnO directly in de

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