Ag/ZnO分级结构的控制合成及性能研究

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本文以乙酸锌为锌源,硝酸银(AgNO3)为银源,采用水溶液中低温沉淀反应,制备Ag/ZnO前驱体,经300℃焙烧得到Ag/ZnO分级结构。通过调节沉淀剂和配位剂的类型和浓度,实现不同形态结构Ag/ZnO组装体的可控制备。采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶型、形貌进行了分析表征;采用紫外-可见固体漫反射光谱(DRS)和光致发光光谱(PL)对Ag/ZnO的光学性能进行表征,测试了电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky曲线等电化学性能。考察了样品对水中有机染料的光催化降解性能和吸附性能以及光解水制氢性能。主要研究内容概括如下:(1)通过低温液相沉淀再焙烧路线制备了有纳米片组装而成的多孔Ag/Zn O多级结构。通过光催化降解4-NP以及光解水制氢评价了样品的光催化活性。结果表明,负载贵金属Ag对样品光催化活性有很大的影响。通过UV-vis漫反射光谱以及Mott-Schottky技术研究了负载Ag后增强样品光催化活性的因素。通过活性物种捕获实验,探究了光催化过程中的活性自由基,讨论了可能的光催化机理。结果表明,负载Ag后样品光催化活性的提高是由于Ag与ZnO纳米片之间的协同作用,有利于光生载流子的迁移以及增强氧化还原能力。(2)通过低温液相法制备了不同Ag含量的超长Ag/ZnO纳米线束。实验结果表明,Ag成功负载到ZnO纳米线表面,制备的超长Ag/ZnO纳米线束在室温下对次甲基蓝(MB)有着优异的光催化效果。当掺Ag量为1%时,样品的光催化活性最高。并探讨了Ag/ZnO纳米线束的可能生长机理。(3)通过低温液相法制备了纳米带Ag/ZnO组装结构。探究了样品对次甲基蓝(MB)光催化降解性能、光解水制氢以及光电化学性能。结果表明:尿素的使用量对所制备样品的光催化活性有很大影响。当尿素使用量为1.0 g时制备的样品具有最高光催化活性以及光解水制氢性能和最高的光吸收效率、更快的电荷-载流子分离效率。香豆素实验证明在光催化实验过程中有·OH自由基的生成。并探究了可能的光催化机理。
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