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谈述纳米水热法合成纳米铁酸锌与其光催化性能

收藏本文 2024-02-10 点赞:7542 浏览:24664 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:尖晶石结构的纳米铁酸锌以其独特的物理和化学性质,在磁材料、耐高温材料、气敏性材料、半导体光催化等诸多领域有很大的运用前景。本论文采取水热法利用不同的有机羧酸为添加剂制约合成了不同微结构和不同比表面积的纯相纳米铁酸锌材料。运用红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(DRS)、能量色散X射线浅析(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)、比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等仪器对合成的纳米铁酸锌材料进行了表征和浅析。结果表明:在温度为180°C时反应48小时可以成功的制备出纯相铁酸锌,所得的材料结晶度好、具有介孔结构、比表面积范围为44.5-99.6m~2/g,平均粒径范围为8.4-15.9nm。选择三种不同比表面积的铁酸锌作为光催化剂,以罗丹明B(Rhodamine B)作为降解底物,进行可见光下的光催化实验,探讨不同铁酸锌对罗丹明B的光催化降解效果。考查了罗丹明B初始质量浓度、催化剂用量和光催化时间等因素对光催化效率的影响。结果表明:实验最佳条件为罗丹明B的初始浓度为10mg/L,催化剂用量为1.5g/L。在此实验条件下,罗丹明B在比表面积为60.5m~2/g、粒径为12.8nm的铁酸锌的催化下,40min内降解97.5%,该材料的催化效果比比表面积为91.0m~2/g,粒径为10.2nm的催化剂性能更好。这可能归因于催化剂颗粒的大小、比表面积、孔隙度和局部结构变化的协同效应。进一步探讨表明:所选择的三种纳米ZnFe_2O_4晶体具有很好的催化稳定性和重复性,经过3次重复利用后对罗丹明B的降解仍能达到95%以上。探讨结果表明,合适的粒径大小、孔隙分布和比表面积的铁酸锌催化剂,在染料污水处理方面有很好的运用前景。关键词:纳米铁酸锌论文水热法论文光催化论文罗丹明B论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-8

    目录8-10

    第一章 绪论10-25

    1.1 纳米铁酸锌介绍10-11

    1.2 纳米铁酸锌的特性及运用11-14

    1.2.1 超顺磁性11

    1.2.2 高温导电性11-12

    1.2.3 气敏性12

    1.2.4 高温煤气脱硫剂12-13

    1.2.5 半导体光催化剂13

    1.2.6 锂离子电池负极材料13-14

    1.3 纳米铁酸锌的制备策略14-21

    1.3.1 溶胶-凝胶法14-15

    1.3.2 化学共沉淀法15-17

    1.3.3 微乳液法17-18

    1.3.4 单分子前驱体法18-19

    1.3.5 低温固相反应法19

    1.3.6 喷雾热解法19-20

    1.3.7 水热法20

    1.3.8 溶剂热法20-21

    1.4 半导体的光催化机理21-22

    1.5 探讨目的及实验作用22-25

    1.5.1 实验探讨的背景和目的22-23

    1.5.2 实验的主要内容和作用23-25

    第二章 实验试剂、仪器及实验策略25-28

    2.1 实验试剂及仪器25

    2.2 实验策略25-26

    2.3 表征策略与仪器26-27

    2.4 光催化反应系统27

    2.5 电化学性能测试系统27-28

    第三章 纳米铁酸锌材料的制备与表征28-44

    3.1 铁酸锌纳米晶体的制备28-30

    3.2 铁酸锌纳米晶体的表征浅析30-42

    3.2.1 铁酸锌纳米晶体的XRD浅析30-32

    3.2.2 铁酸锌纳米晶体的 FT-IR 浅析32-33

    3.2.3 铁酸锌纳米晶体的 BET 浅析33-36

    3.2.4 电子显微镜浅析36-38

    3.2.5 铁酸锌纳米晶体的 EDS 浅析38-39

    3.2.6 铁酸锌纳米晶体的 XPS 浅析39-40

    3.2.7 铁酸锌纳米晶体的 DRS 浅析40-42

    3.3 本章小结42-44

    第四章 纳米铁酸锌材料的光催化性能探讨44-58

    4.1 引言44

    4.2 预实验44-47

    4.2.1 标准溶液的配制44-45

    4.2.2 全波段吸收曲线45-46

    4.2.3 光照空白试验46-47

    4.3 催化剂性能的确定47-51

    4.3.1 罗丹明 B 初始浓度的影响47-49

    4.3.2 催化剂用量对降解率的影响49-51

    4.4 不同铁酸锌的催化性能比较51-53

    4.5 催化剂的稳定性测试53-55

    4.6 铁酸锌材料的电化学性能浅析55-57

    4.7 本章小结57-58

    结论与展望58-60

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