溶胶凝胶法制备纳米zno及其光催化性能的研究

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1、；１０２２０分类号：ＴＱ１３２．４单位化码密级：ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｔｌｉｖｅｒｓＵｙ－！硕±研究生学位论文，论文题：溶胶凝胶法制备纳米ＺｎＯ及其光催化性能的研究目：赵海涛硕±生王鉴：＿＿ＳＳ指导教师＿化学工程与技术：学科专业：聚合物合成与催化技术研究方向２０化年５月２０日学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的硏究工作及取得的研究成果。据我巧知，除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研。究做出重要贡献的个人和集体，巧已在文中作了明确说明

2、并表示谢意、作者签名：耗日期：《名衫！每為学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部口或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，采用影印、缩印。或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，可公布论文的全部或部分内容东北石油大学有权将本、＋学位论文全文数据库》和编入人的学位论文加入《中国优秀硕±学位论文全文数据库＞）《中国博。《中国知识资源磁库》。保密的学位论文在解密后适用本规定学位论文作者签名：＾＾论文指导教师签名：指导小组成员签名：ThesisfortheMasterD

3、egreeinEngineeringResearchonPreparationandPhoto-catalyticCapabilityofNanoZincOxidBySol-GelProcessCandidate:ZhaoHaitaoTutor:WangJianSpecialty:ChemicalEngineeringandTechnologyDateoforalexamination:14thMay2016University:NortheastPetroleumUniversity东北石油大学硕士研究生学位论文溶胶凝胶法制备纳米ZnO及其光催化性能的研究摘要ZnO作为一种新型宽禁带半导体材

4、料，室温下禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能为60 meV。与普通ZnO相比，纳米ZnO具有量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性，使其在光、电、磁、化学等方面表现出优异的特殊性能。ZnO作为一种新型的无机功能半导体光催化材料，在光催化领域得到了广泛的应用。目前，利用ZnO光催化降解有机废水的研究较多，但将其用于油品脱氮中却鲜有报道。本文采用溶胶凝胶法制备出纳米ZnO粉体，研究了制备工艺的最佳工艺条件和掺杂离子对纳米ZnO结构和光催化性能的影响，并以模拟油品中的吡啶为目标降解物，来考察纳米ZnO的光催化性能。（1）实验采用溶胶凝胶法制备了纳米ZnO粉体，在反应温度为70℃，溶剂用量为

5、50 mL时，可以得到均匀稳定的溶胶，在干燥温度为80℃时，可以得到无色透明的凝胶，煅烧温度为600℃时，制得的ZnO粉体呈白色，并有较好的光催化性能。在最佳工艺条件下制得的纯ZnO粉体平均晶粒尺寸约为41 nm，催化剂添加量为1 g/L，光催化3 h对模拟油品的脱氮率达到24.75%。（2）实验采用溶胶凝胶法制备了不同离子(Fe、Cu、Co、La、Ce、Ag)掺杂的纳米ZnO粉体。Fe掺杂可以使纳米ZnO粉体的晶粒尺寸明显变小，分散更加均匀，光催化性能大幅提高，最佳掺杂浓度为0.8%，催化剂添加量为1g/L，光催化3h对模拟油品的脱氮率达到87.68%。Cu掺杂没有使纳米ZnO的光催化性能大

6、幅提高，最佳掺杂浓度为3%，催化剂添加量为1g/L，光催化3h对模拟油品的脱氮率达到48.6%。Co掺杂可以使纳米ZnO粉体的晶粒尺寸变小，光吸收边发生明显红移，最佳掺杂浓度为3%，催化剂添加量为1g/L，光催化3h对模拟油品的脱氮率达到62.28%。La掺杂可以使纳米ZnO粉体的晶粒尺寸明显变小，光吸收边发生略微的蓝移，最佳掺杂浓度为2%，催化剂添加量为2g/L，光催化3.5h对模拟油品的脱氮率达到65.42%。Ce掺杂可以使纳米ZnO粉体的晶粒尺寸略微变小，但铈离子没有完全掺入ZnO的晶格中，一部分以CeO2的形式存在于ZnO的表面。最佳掺杂浓度为2%，催化剂添加量为2g/L，光催化3.5

7、h对模拟油品的脱氮率达到68.62%。Ag掺杂对纳米ZnO粉体的晶粒尺寸几乎没有影响，部分单质Ag存在于ZnO的表面，最佳掺杂浓度为1%，催化剂添加量为1g/L，光催化3h对模拟油品的脱氮率达到89.42%。关键词：溶胶凝胶法；纳米ZnO；离子掺杂；光催化性能II东北石油大学硕士研究生学位论文ResearchonPreparationandPhoto-catalyticCapabilityofNa