木质素胺模板法纳米材料的制备及其光催化性能研究

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随着纳米材料的发展,不同结构的纳米材料被研制出来。纳米氧化锌为宽能隙半导体材料,激子结合能高,在光催化、化学传感器、太阳能电池等方面有广泛的应用前景,因而受到人们的关注。纳米氧化铜的禁带宽度相对较窄,在催化剂、气体传感器等方面也有广泛应用,引起人们兴趣。纳米复合材料具有许多特殊的性能体现在光电方面、结构方面和物理化学性质方面,从而引起了广泛关注,通过对复合纳米技术的探究,复合纳米技术的发展有了质的飞跃。复合纳米材料粒径小,比表面积大,具有量子尺寸效应,在物理、化学、生物、医学等方面的研究带来新的突破,大放异彩。本文主要研究内容如下:  (1)以氢氧化钠和硝酸铜为原料,木质素胺(LA)为模板,固相制得纳米铜。通过XRD、SEM、UV-vis探究了不同木质素胺加入量和不同煅烧温度的对所制样品的影响。不同掺杂量的XRD图总体上的走向基本一致,但在局部的峰出现了微小的差异,说明木质素胺的改变对氧化铜的晶型有一定的影响,随着木质素胺的量的增加XRD的衍射峰逐步的减小。SEM表面当加入木质素胺的量为0.5g,煅烧温度为400℃时得到了粒径最少,晶型最好,空穴最多的较为均匀的纳米氧化铜样品。从紫外图谱可以看出所制备的氧化铜在紫外光区和可见光区都有较好的吸收,说明通过木质素胺改性的氧化铜是一种理想的光催化剂。通过光催化实验,可得出,添加木质素胺0.5g,煅烧温度400℃的样品降解率最好达到了62.23%  (2)以碳酸钠和硝酸锌为原材料,木质素胺(LA)为模板,固相制得纳米氧化锌。通过XRD确定样品为六方纤锌矿晶相结构;从SEM中看出,煅烧温度对氧化锌的大小和形态有很大影响;UV-vis-DRS得出,合成样品具有较大禁带宽;PL谱表现出,该样品的发射波长为381nm;最后,以制得的样品为光催化剂,对甲基橙进行光催化降解实验,结果表明,氧化锌-LA光催化性能优于纯的氧化锌,并且最佳条件为:掺入的LA为1g,煅烧温度为500℃,100 min下降解率可高达98%。  (3)以硝酸铜和氢氧化钠为原料,固相法制备氢氧化铜前驱体,再通过煅烧制得氧化铜。然后通过在固相反应中掺杂碳酸锌-LA和石墨烯,再煅烧的方法,成功制备了CuO/γ-ZnO以及掺杂石墨烯的CuO/γ-ZnO纳米复合材料。样品已经通过XRD所证实;从SEM看出,掺杂碳酸锌-LA的量影响纳米材料粒径的大小和形态;UV-vis-DRS得出,合成的样品在紫外区有更强的吸收。最后,以CuO/γ-ZnO纳米复合材料为光催化剂,对甲基橙进行光催化降解实验,结果表明,1.0ZnO-CuO-GO具有较高的光催化性能。
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