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【6h】

ZnO光催化剂和Ag2O/ZnO复合光催化剂的制备与性能研究

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ZnO是一种新型半导体光催化剂，具有催化性能优异、化学性质稳定、可见光吸收范围宽、无毒、无污染以及价廉易得等优点，其能将有机污染物分解为CO2和H2O，在工业废水处理等领域有着重要的应用。
　　本文分别采用水热法和溶剂热法合成了ZnO光催化剂，并合成了Ag2O/ZnO复合光催化剂。使用SEM、TEM、EDS、XRD、FT-IR等方法对样品进行了表征，以罗丹明B溶液的催化降解实验为探针反应，系统研究了其光催化性能及其影响因素，所得的研究结果如下：
　　采用水热法和溶剂热法都可以成功地制备出ZnO光催化剂，其晶型为六方纤锌矿结构，晶体发育完整，结晶度较高。水热法制备ZnO形貌为薄片状和针状，边界不规则，颗粒尺寸在200nm左右。水热法制备ZnO较佳的工艺条件为：原料配比(OH-/Zn2+)为4:1，表面活性剂为CTAB，其用量为0.05mol/L，Zn(Ac)2浓度为0.5mg/L，反应温度为120℃，反应时间为4h；当罗丹明B溶液浓度为4mg/L、ZnO用量为0.04g时，ZnO光催化剂具有较佳的催化性能，罗丹明B溶液的脱色率可达98.65％。采用溶剂热法制得ZnO样品形貌为较厚的片层状结构，粒径分布均匀，颗粒尺寸在100nm以内。溶剂热法制备ZnO较佳的工艺条件为：以乙醇为溶剂，OP-10为表面活性剂，其用量0.05mol/L，原料配比(Zn2+/OH-)为1：4，反应温度为140℃，反应时间为4h；当罗丹明B溶液浓度为4mg/L，ZnO用量为0.04g时，ZnO光催化剂具有较佳的催化性能，罗丹明B溶液的脱色率超过99%。
　　以Zn(NO3)2、AgNO3和NaOH为原料，可以制备出Ag2O/ZnO复合光催化剂，其形貌主要为铅笔棒状结构，长径比在20-30之间，Ag2O均匀地附着在ZnO表面。两者复合后形成p-n型异质结构，能够有效地阻碍光生电子和空穴的复合，提高其光催化性能。其较佳制备工艺条件为：Zn(NO3)2为锌源，原料配比(Ag+/Zn2+)为0.075:1，反应温度为140℃，反应时间为2h。当罗丹明B溶液浓度为4mg/L，Ag2O/ZnO复合光催化剂用量为0.04g时，其催化性能较佳，罗丹明B溶液的脱色率可达99%。

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