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ZnO纳米材料的制备及其光催化降解有机废水的研究

作　者: 侯春燕
导　师: 丁永生
学　校: 大连海事大学
专　业: 环境科学
关键词: ZnO 制备 结构表征 光致发光 光催化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 430次
引　用: 6次
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内容摘要


工业的发展使得地球上有限的水资源受到的污染日益严重。水质的恶化严重威胁着人们的健康。去除水中的有毒、有害化学物质已成为环保领域的一项重要工作。半导体光催化治理有机废水技术,具有技术能耗低、操作简便、适用范围广、不易造成二次污染等特点,因此,在水处理方面日益受到人们的重视。一些半导体材料已被研究且应用到光催化水处理中,而且其制备和化学修饰也引起了人们的广泛关注。 本论文利用液相沉淀—热分解法制备纳米ZnO光催化剂,采用FT—IR、XRD和SEM对所制得的一系列光催化剂进行了结构表征,研究了该类材料的光致激发性能,并对该光催化剂降解甲基橙水溶液的催化性能进行了评价,从而确定了制备ZnO光催化剂的温度、时间条件,分别为750℃和2h。 通过对催化剂投加量、溶液初始pH值、待处理甲基橙的初始浓度、通氧等影响因素的研究,发现溶液初始pH值对降解效率的影响甚微,当pH值在3.69～11.07范围内变化时,仅在94.82%～95.88%范围内变化。通氧条件下,使用自组装ZnO（2h—750℃）可将光降解甲基橙的效率由66.48%提高到95.88%。在浓度为10mg/L以下时,其初始吸光度值（A0）与去除率（η）关系曲线可表示为η=-10.08325A+97.00205。 通过本文介绍的制备方法可以得到一种高效、低成本的纳米ZnO光催化剂,该催化剂具有特殊的结构和光致发光性能。在降解甲基橙水溶液过程中使用该催化剂,可以大大提高光催化效率。

全文目录


第1章 绪论  11-27
  1.1 环境问题和半导体光催化  11-12
  1.2 光催化剂及其催化氧化机理  12-16
    1.2.1 半导体光催化剂  12-13
    1.2.2 半导体光催化氧化机理  13-16
  1.3 影响ZnO光催化效率的因素  16-20
    1.3.1 晶粒大小的影响  17
    1.3.2 形貌的影响  17
    1.3.3 表面积的影响  17-18
    1.3.4 吸附性能的影响  18-19
    1.3.5 表面电导性和表面酸性  19
    1.3.6 催化剂投加量影响  19
    1.3.7 溶液pH值的影响  19-20
    1.3.8 光源和光照强度影响  20
  1.4 提高光催化活性的途径  20-22
    1.4.1 半导体纳米材料的敏化  20
    1.4.2 半导体纳米材料的掺杂  20-21
    1.4.3 半导体材料表面修饰  21
    1.4.4 金属粒子对半导体光催化的影响  21-22
    1.4.5 复合半导体  22
  1.5 国内外半导体光催化的应用领域和前景  22-26
    1.5.1 环境应用  22-25
    1.5.2 存在问题及发展方向  25-26
  1.6 本课题研究的思路  26-27
第2章 ZnO材料制备方法的确定及表征手段简介  27-34
  2.1 纳米ZnO光催化剂制备方法的确定  27-30
    2.2.1 纳米ZnO的制备方法简介  27-29
    2.1.2 纳米ZnO制备方法的确定  29-30
    2.1.3 纳米ZnO制备方法图示  30
  2.2 纳米ZnO光催化剂的表征手段简介  30-33
  2.3 本章小结  33-34
第3章 纳米ZnO光催化剂的结构分析及发光性能  34-46
  3.1 主要仪器和试剂及制备流程  34-36
    3.1.1 主要仪器  34
    3.1.2 主要试剂  34
    3.1.3 纳米ZnO光催化剂的制备过程  34-36
  3.2 纳米ZnO光催化剂的形貌、结构及光致发光特性分析  36-44
    3.2.1 红外吸收光谱分析  36-38
    3.2.2 X-射线衍射图分析  38-40
    3.2.3 扫描电子显微镜图分析  40-42
    3.2.4 光致发光图分析  42-44
  3.3 本章小结  44-46
第4章 纳米ZnO光催化剂活性研究  46-59
  4.1 实验方法  46-48
    4.1.1 主要仪器  46
    4.1.2 反应装置  46
    4.1.3 光催化实验对象的选取  46-47
    4.1.4 光催化实验步骤  47-48
  4.2 ZnO光催化剂降解效率影响因素的研究  48-57
    4.2.1 最佳光催化剂制备条件选择  48-51
    4.2.2 投加量对光催化剂降解效率的影响  51-53
    4.2.3 pH值对光催化剂降解效率的影响  53
    4.2.4 氧气对光催化剂降解效率的影响  53-55
    4.2.5 初始浓度对光催化剂降解效率的影响  55-56
    4.2.6 通氧条件下，本催化剂对甲基橙降解效率的提高  56-57
  4.3 光催化剂的回收和利用  57-58
  4.3 本章小结  58-59
第5章 结论及展望  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-66
攻读学位期间公开发表论文  66-67
致谢  67-68
研究生履历  68

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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