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1、中北大学学位论文纳米氧化锌的制备、掺杂及其光催化性能的研究摘要近年来，环境污染是人类亟待解决的首要问题。半导体光催化剂及其在光催化领域的应用，是国内外学者通认的一种治理环境污染的有效方法，获得了较为广泛研究。作为一种新型处理污染物的方法，光催化降解技术由于操作简单方便，能耗低，反应条件温和，不会产生二次污染物等优点被广泛应用。本文用水热法制备纳米氧化锌和掺杂Ag的纳米氧化锌，并进行了表征、光催化性能验证。采用水热法制备出棒状的纳米氧化锌，确定了ZnO光催化剂的最适宜工艺条件：n（六水合醋酸锌）：n（柠檬酸）=20:1、无水乙醇滴加量为20mL、pH为11、温
2、度为120℃、反应时间为24h。紫外光下罗丹明B降解率在96.13%左右。SEM、XRD表明制得的ZnO纳米晶均为六方纤锌矿结构，形貌多为棒状，直径大约为几十纳米，均匀性良好。水热法成功制备出掺杂Ag的氧化锌材料，掺杂Ag的ZnO仍能保持原有的棒状结构。作为光生电子的临时储仓，Ag的加入明显改变了氧化锌的光催化性能，硝酸银：醋酸锌=1:5时，在可见下表现出最高的光催化性能，罗丹明B降解率达到97.4%。TEM、XRD等表明，掺杂氧化锌以Ag单质的形式存在于氧化锌表面，没有破坏氧化锌纳米棒状结构，其中ZnO-Ag-3中ZnO平均晶粒尺寸为63nm，Ag单质的平
3、均晶粒尺寸为53.3nm。用自制掺杂Ag的纳米氧化锌（ZnO-Ag-3）在可见光下降解甲基橙溶液，实验表明：有机物的结构复杂程度影响催化剂的降解效率，甲基橙为重氮染料，结构比罗丹明B结构较复杂，所以比较难降解；降解甲基橙溶液的最佳条件为：甲基橙的初始浓度为10mg/L，催化剂投加量为1g/L，初始ph=5，反应温度为25℃，降解效率为93.12%；自制光催化剂ZnO-Ag-3催化性能稳定，使用多次后仍然可以保持高效的催化性能。本文采用水热法制备出了在可见光下具有光催化性能的掺Ag氧化锌，实验研究了在可见光下对罗丹明B、甲基橙都有良好的降解效果，这一种新型材料
4、应用于污水处理中，为治理污染物治理提供了一种新思路。中北大学学位论文关键词：水热；纳米材料；氧化锌；光催化；降解中北大学学位论文StudyonPreparation,DopingandPhotocatalyticProformanceofNano-ZnOAbstractInrecentyears,environmentalpollutionistheprimaryproblemtobesolved.Semiconductorphotocatalystanditsapplicationinphotocatalysis,isaneffectivewaytopur
5、ifyenvironmentalpollutionandhasachievedbroadrecognition,aswellasextensiveresearch.Asanewmethodforpollutantstreating,photocatalyticdegradationtechnologyiswidelyused,duetoitsvirtuessuchaseasyoperationprocess,lowenergyconsumption,mildreactionconditions,nosecondarypollutants.Inthispape
6、r,thenano-ZnOandnano-ZnOdopedwithAgsampleswerepreparedbyhydrothermalsynthesis,ofwhichcharacter,photocatalyticperformancewasexploredthroughcharacterisationandexperimentsrespectively.ThehydrothermalpreparationofnanoZincOxiderod,themostsuitableprocessconditionsofZnOcatalystwereidentif
7、ied:n(zincacetatehydraten(six):=20:1citricacid),ethanoladdingamountis20mL,pH11,temperature120C,reactiontimeis24h.LuoDanmingBultravioletlightdegradationrateofabout96.13%.SEM,XRDshowedthatthepreparedZnOnanoparticlesweresixwurtzitestructure,morphologyofmultirod,diameterofaboutafewtens
8、ofnanometers,gooduniformit
