ZnO和GO/ZnO的制备及光催化降解罗丹明B模拟废水研究

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随着科技的不断进步,工业的发展也突飞猛进,因此,需要寻找一些新型的材料来支撑工业的持续发展。在工业迅速发展的过程中会有大量废水的产生,对人类的生存和发展以及环境造成很大的负面影响。工业废水中常见的污染源是染料废水,因其难以降解、生物毒性高,一直被看做是难降解的废水。因此,研究一种材料或者方法来解决废水污染问题,成为一个热门的研究领域。近年来,ZnO光催化氧化技术,在新型的废水处理技术方面得到了快速的发展,而ZnO材料因其具有独特的晶体结构和物理特性,使得ZnO薄膜材料同时具有良好的光电、压敏、压电、气敏等特性,又因其价格低廉、无毒、化学稳定性好、反应条件温和而成为了人们的研究热点。但是由于ZnO的光谱响应区间仅在紫外区,所以其太阳能的利用率很低;ZnO光照产生的电子-空穴分离效率比较低,以上这两点均降低了ZnO光催化剂的光催化性能。选用性能独特的氧化石墨烯材料与氧化锌纳米材料复合对其进行改性,拓宽氧化锌材料的光谱响应区间至可见区、降低电子-空穴的复合率,为光催化技术的研究奠定了重要的基础。本论文采用简单的均匀沉淀法,分别成功合成了ZnO以及Zn02薄膜样品、ZnO以及氧化石墨烯与氧化锌复合(GO/ZnO)的系列粉体光催化剂。对合成的ZnO以及Zn02薄膜样品进行了电学及摩擦学性能的初步探究,对ZnO和GO/ZnO复合光催化剂可见光下光催化降解模拟废水进行了深入的研究。论文的具体内容如下:(1)介绍了光催化技术和纳米ZnO材料及光催化方面的基本知识,石墨烯以及氧化石墨烯的优异特性。(2)采用均匀沉淀法制备不同温度处理的ZnO以及Zn02薄膜样品,用X射线衍射、AFM等手段对其结构进行了表征,同时对其摩擦学、电学性能进行研究。结果表明:80℃温度处理下得到的Zn02薄膜样品具有很强的耐摩擦性、450℃温度下处理的ZnO薄膜样品具有良好的导电性。(3)ZnO粉体光催化剂以及不同氧化石墨烯(GO)掺杂量、不同温度处理的GO/ZnO系列光催化剂的制备。并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收等手段对催化剂的结构、形貌进行了表征。选取罗丹明B溶液作为降解实验中的模拟废水,选用光源为500 W氙灯(加400 nm滤光片,滤去400 nm以下的紫外光),在可见光下进行降解性能的讨论研究。结果表明:在可见光下,GO/ZnO光催化剂的降解能力明显大大增强。
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