基于层状氢氧化物构筑一维磁性ZnOCoC纳米复合材料及其光催化性能研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：里皇重日期：兰!三二三：丑关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关

2、部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：墨鱼鱼日期：竺!三二兰：三]导师签名：王立蘧日期：竺!三二三：兰2学位论文数据集中图分类号061学科分类号150-15论文编号100120131093密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名宋莹莹学

3、号2010001093获学位专业名称化学获学位专业代码070300课题来源国家自然科学基金研究方向无机功能材料基于层状氢氧化物构筑一维磁性ZnO／Co／C论文题目纳米复合材料及其光催化性能研究一维ZnO纳米复合材料，层状氢氧化物，单一前驱体，关键词光催化，磁性分离论文答辩日期2013—5—24·论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师王连英教授北京化工大学物理化学评阅人1宋宇飞教授北京化工大学物理化学评阅人2路艳罗副研究院北京化工大学无机化学评阕人3评阕人4评阅人5椭员蝴

4、许家喜教授北京化工大学有机化学答辩委员1常铮副教授北京化工大学无机材料答辩委员2吕超教授北京化工大学分析化学答辫委员3刘海梅教授北京化工大学电化学答辩委员4杨作银副教授北京化工大学计算化学答辩委员5二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745—9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要ZnO作为半导体光催化剂，在净化环境方面的优异性能而受到广泛关注。但是，ZnO存在在极端pH值下容易受酸碱腐蚀及易受紫外光腐蚀而

5、活性降低，循环利用率不高，粉体不利于分离等缺点，大大限制了其实际应用。如何制备高活性，高化学稳定性，可循环利用及易于分离的ZnO光催化剂是大家面临并亟待解决的问题。本文设计出了一种新型一维层状氢氧化物(Layeredhydroxidenanorods，LHRs)，并以其为前驱体进一步热解制备出具有高活性、高稳定性及可磁性分离的一维ZnO／C及磁性ZnO／Co／C纳米复合材料。本文的创新性研究内容及结论如下：(一)在水溶液中，在无任何模版剂及修饰剂的情况下，以NaHSal与Zn(N03)2及Co(N03)2为

6、反应物，一步沉淀合成了水杨酸根(Sal一)插层一维层状氢氧化物一一znxCol_X_SalLHRs(x=I-0)。以zn一，zno．9Coo．1一，Zn08C002．，Zn05C00．5．SslLHRs为例，对组成及结构进行了详细表征。纳米棒形貌均一，纯净，直径约50nlTl，长度为5岬微米左右，具有层状晶体结构，水杨酸根与金属离子之间以双齿配位相连。控制反应条件实现对层板金属元素比例(1～O)的精确调控。(二)以ZnxC01．x。SalLHRs为单一前驱体在惰性气氛下热解制备了一维ZnO／C及ZnO／Co

7、／C纳米复合材料，发展了制备一维纳米复合材料的方法。SEM，TEM结果表明，ZnO与Co纳米粒子为5nm左右，镶嵌于连续碳基质相中形成了碳包覆纳米粒子的结构，纳米粒子两相界面彼此不相连。元素分析证明，改变前驱体中的金属元素的相对比例实现了对最终北京化工大学硕士学位论文产物ZnO与Co相对含量的调控。XPS及FT．IR分析结果表明，得到了产物表面有饱和醚氧物种(C．0)和不饱和酮羰基氧物种(C=0)的存在，表面具有了功能化。VSM结果证明一维ZnO／Co／C纳米复合材料为超顺磁性，具有较高的饱和磁化强度。(三

8、)一维ZnO／C及磁性ZnO／Co／C纳米复合材料在紫外光下催化降解MB及RhB展示了优异的光催化性能活性及高化学稳定性。以Zn09C001一SalLHRs得到的一维纳米复合材料具有最佳的光催化活性，催化活性高于P25。酸碱稳定性实验表明，材料具有的石墨碳包覆结构有效抑制了化学溶蚀，催化剂的pH适用范围拓宽至强酸(pH=2)和强碱(pH=l1以上)，尤其是当pH=l1时催化速率是中性条件下的4倍。在酸碱条件下实现