氧化鋅光催化劑

新型納米氧化鋅的制備及其光催化降解印染廢水的研究閆婷202315100219印染廢水具有組成復(fù)雜、色度高、生物難降解、物質(zhì)濃度高等特點(diǎn),目前采用的化學(xué)絮凝法、活性污泥法以及生物膜法等處理方法難以到達(dá)令人滿意的效果.近年來,利用半導(dǎo)體納米材料多相光催化氧化以消除環(huán)境中各種污染物的日益增多。目前多采用半導(dǎo)體氧化物及其復(fù)合氧化物為光催化劑,如TiO2,ZnO,ZnO/TiO2等.其中ZnO是一種重要的工業(yè)原料,它廣泛應(yīng)用于涂料、橡膠、陶瓷、玻璃等多種工業(yè)品以及化裝品和藥物的生產(chǎn)加工中.除此之外,納米ZnO還具有光催化性能,在環(huán)境污染治理方面扮演極其重要的角色。催化劑的制備方法1.液相化學(xué)制備技術(shù)2.氣相化學(xué)制備技術(shù)3.固相反響制備技術(shù)4.超重力制備技術(shù)5.超臨界流體枯燥制備技術(shù)6.電化學(xué)制備技術(shù)液相化學(xué)制備技術(shù)1化學(xué)沉淀法2溶膠-凝膠法化學(xué)沉淀法1.直接化學(xué)沉淀法例：乙酸鋅溶液滴加草酸草酸鋅沉淀烘干草酸鋅粉末箱式電阻爐中反響氧化鋅晶體優(yōu)點(diǎn)：條件易于控制，操作簡單，適于大批量制備粉體材料。缺點(diǎn)：副產(chǎn)物離子的洗滌困難，產(chǎn)物粒徑分布較寬，枯燥過程中粒子易于團(tuán)聚?；瘜W(xué)沉淀法2.均勻沉淀法例：硫酸鋅＋尿素連續(xù)微波加熱納米氧化鋅〔粒徑為8～30nm〕特點(diǎn)：防止了直接沉淀法中的局部過濃，從而大大降消沉淀反響的過飽和度。溶膠-凝膠法例：六水合硝酸鋅＋檸檬酸去離子水中加熱攪拌溶膠升溫加熱攪拌凝膠箱式電阻爐加熱前驅(qū)體粉末熱處理納米氧化鋅。特點(diǎn)：合成的粉體純度高，化學(xué)成分均勻，顆粒度小且分布范圍窄。溶膠-凝膠質(zhì)量受溶液的pH值、濃度、反響時間及溫度是影響。納米氧化鋅光催化反響機(jī)理納米微粒由于尺寸小,故比外表積大.外表的鍵態(tài)和電子態(tài)與顆粒內(nèi)部不同.外表原子配位不全等因素導(dǎo)致外表的活性位置增加,且隨著粒徑的減小,外表光滑程度下降,形成了凸凹不平的原子臺階,這就增加了納米材料的吸附性和化學(xué)反響的接觸面.另外,納米ZnO由于量子尺寸效應(yīng),其導(dǎo)帶能級變成分裂能級,能隙變寬,因此納米氧化鋅受到紫外光的輻射后,處于價帶的電子就被激發(fā)到導(dǎo)帶,價帶便生成空穴(h+).空穴本身是強(qiáng)氧化劑,它將吸附在ZnO顆粒外表的OH-和H2O分子氧化,生成HO·自由基,締合在Zn2+外表的HO·為強(qiáng)氧化劑,可以氧化相鄰的有機(jī)物,而且可以擴(kuò)散到液相中氧化有機(jī)物,把各種有機(jī)物通過一系列的氧化過程,最終氧化成CO2,從而完成對有機(jī)物的降解.活性染料的光催化降解的影響因素1催化劑用量對染料降解率的影響2光照對催化劑活性的影響催化劑用量及對染料降解率的影響(光照2h)用量催化劑100mg150mg染料A100%100%K-GL92.81%93.13%B-RNB100%100%K-GL100%100%B-RNC100%100%K-GL100%100%B-RN

1催化劑用量對染料降解率的影響結(jié)論減小粒徑和增大粒子的比外表積對提高其光催化活性是有利的過多的催化劑對光有遮蔽作用,影響了光催化降解的效果光照對染料降解率的影響(催化劑用量150mg)染料催化劑K-GLB-RN光照情況A71.01%25.44%無光照(2h)B71.29%37.05%無光照(2h)C77.51%28.67%無光照(2h)無催化劑14.40%47.00%光照(2h)2光照對催化劑活性的影響結(jié)論僅有光照或是僅有催化劑時均不能到達(dá)理想的降解效果,而兩者同時存在時,催化劑對兩種活性染料的降解效果非常好.這說明光照能提高催化劑光催化活性.在光催化過程