聚苯胺及银修饰的纳米氧化锌的制备、表征及其光催化性能的研究

摘要

近年来,金属氧化物半导体材料(SMOs)因其在纳米器件、太阳能电池、LED、生物医药、光催化上的应用潜力被大量地研究和开发。在这些半导体光催化剂中,纤锌矿结构的纳米氧化锌(ZnO)因其易合成、价格低廉、无毒、性能优越而吸引了研究人员的极大兴趣,在光降解有机污染物方面显示出良好的应用前景。然而,纳米ZnO作为光催化剂单一使用,仍存在一些不足,比如:光催化效率低、易光蚀、易酸蚀、可见光范围响应微弱。因此,随着环境污染的日益严重,研究改进纳米ZnO的光催化性能具有重要的意义及广阔的应用前景。
　　本文着眼于改性纳米ZnO的光催化能力,用简单易行的方法分别制备了共轭高分子及银纳米晶修饰的ZnO。经聚苯胺修饰的纳米ZnO不仅具有了可见光光催化活性,并且具备了抗光蚀的性质。此外,通过研究其对亚甲基蓝(MB)的光催化降解行为,优化了其制备条件并且完善了复合光催化剂的催化机理。经银纳米晶修饰的ZnO具有优异的光催化性能,其效率明显好于纯ZnO与商品化的TiO2(P-25),对于有机废水的处理具有一定的现实意义。
　　本文采用紫外光辅助合成的方法分别制备了单层聚苯胺修饰的纳米ZnO及Ag/ZnO异质结构材料,利用XRD、TEM、FT-IR、XPS、PL等对其进行了表征。通过亚甲基蓝(MB)的光催化降解实验,详细地讨论了不同聚苯胺含量及银含量分别对PANI/ZnO,Ag/ZnO光催化活性的影响,并且讨论了它们的相关机理。光催化实验的结果表明复合光催化剂的性能要好于单一的ZnO,并且聚苯胺及Ag的含量存在着最优值,过多或过少的含量都不利于ZnO性能的提高。
　　总而言之,合成了两种基于ZnO的复合光催化剂,一种是利用共轭高分子聚苯胺修饰的,另一种是利用与贵金属银形成异质结构材料。它们的光催化实验的结果均表明复合后可以提高ZnO的光催化降解性能,达到了改性的目的。此外,该方面的研究也充实了光催化降解有机污染物的机理为该技术的现实应用提供一定的参考。

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第1章 文献综述

1.1 研究背景

1.2 ZnO纳米材料的基本性质及主要应用

1.3 半导体光催化降解技术概述

1.4 纳米ZnO光催化剂的研究进展及现状

1.5 课题研究目的、意义与主要内容

1.6 本章小结

第2章 PANI/ZnO的制备、表征及其光催化性能

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第3章 Ag/ZnO异质结构的制备、表征及其光催化性能

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

个人简历

在学期间发表的学术论文及研究成果