ZnO-Ag納米復(fù)合材料的金屬、非金屬摻雜及其光催化性能研究.pdf

1、本文研究了ZnO/Ag納米復(fù)合材料的金屬摻雜和非金屬摻雜工藝及其摻雜后的光催化性能。研制出光催化性能較好的鐵摻雜ZnO/Ag、鎘摻雜ZnO/Ag、氮摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料。
　　 1.以Zn（SO4）2、NH4HCO3、AgNO3、Fe2（SO4）3等為原料，采用兩步液相沉淀法對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料進(jìn)行過(guò)渡金屬鐵摻雜?？疾扈F的摻雜比和摻鐵反應(yīng)物濃度對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料光催化性能的影響規(guī)律。采用TEM、XRD等測(cè)試

2、方法對(duì)鐵摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料的微觀形貌和物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過(guò)觀察甲基橙溶液宏觀顏色變化及采用UV-vis對(duì)鐵摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料光催化降解甲基橙溶液的結(jié)果進(jìn)行表征。
　　 結(jié)果：表明：鐵摻雜可以改善ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能。鐵摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料粒徑較小、分散好、團(tuán)聚程度小。摻鐵反應(yīng)物濃度為0.134mol·L-1、鐵的摻雜比為5％時(shí)甲基橙的降解速率最高，3 h后對(duì)甲基橙溶液的降解率達(dá)到97

3、.2％。
　　 2.以Zn（NO3）2、（NH4）2CO3、AgNO3、Cd（NO3）2、NH3·H2O等為原料，采用配位均勻共沉淀法對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料進(jìn)行過(guò)渡金屬鎘摻雜。考察鎘的摻雜比和摻鎘反應(yīng)物濃度對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能的影響規(guī)律。采用TEM、XRD、FT-IR、ICP等測(cè)試方法對(duì)摻雜材料的微觀形貌、物相結(jié)構(gòu)、組成、組分含量進(jìn)行表征。通過(guò)觀察甲基橙溶液宏觀顏色變化及采用UV-vis對(duì)鎘摻雜ZnO/Ag

4、納米復(fù)合材料光催化降解甲基橙溶液的結(jié)果進(jìn)行表征。
　　 結(jié)果：表明：鎘摻雜可以改善ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能。鎘摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料分散性較好，粒徑在20 nm左右。摻鎘反應(yīng)物濃度0.084mol·L-1、摻雜比1:12時(shí)鎘摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能最好，3 h后對(duì)甲基橙溶液的降解率達(dá)到97.9％，此組摻雜材料中Cd、Zn、Ag的質(zhì)量比為5:33:3。
　　 3.以Zn（SO4）2、NH4

5、HCO3、AgNO3、N2、H2等為原料，采用等離子法對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料進(jìn)行非金屬氮摻雜。考察滲氮時(shí)間對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能的影響規(guī)律。采用TEM、XRD、元素分析等測(cè)試方法對(duì)摻雜材料的微觀形貌、物相結(jié)構(gòu)、氮含量進(jìn)行表征。通過(guò)觀察甲基橙溶液的宏觀顏色變化及采用UV-vis對(duì)氮摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料光催化降解甲基橙溶液的結(jié)果
　　 結(jié)果：表明：等離子法氮摻雜可以明顯改善ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化

6、性能。氮摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料分散性較好，粒徑在20 nm左右。滲氮時(shí)間30min對(duì)應(yīng)的氮摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能最好。2h后對(duì)甲基橙溶液的降解率達(dá)到99.7％。
　　 4.以Zn（SO4）2、NH4HCO3、AgNO3、C3N3H6等為原料，用氣相法對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料進(jìn)行非會(huì)屬氮摻雜。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)考察滲氮溫度、摻雜比、保溫時(shí)間對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料光催化性能的影響規(guī)律。采用TEM、XRD、IC

7、P、元素分析等測(cè)試方法對(duì)摻雜材料的微觀形貌、物相結(jié)構(gòu)、氮含量進(jìn)行表征。通過(guò)觀察甲基橙溶液宏觀顏色變化及采用OV-vis對(duì)氮摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料光催化降解甲基橙溶液的結(jié)果進(jìn)行表征。
　　 結(jié)果：表明：氣相法氮摻雜可以明顯改善ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能。氮摻雜ZnO/Ag納米復(fù)合材料分散性較好，粒徑在20 nm左右。滲氮溫度、摻雜比和保溫時(shí)間均對(duì)ZnO/Ag納米復(fù)合材料的光催化性能有影響，其中摻雜比對(duì)ZnO/Ag納