插層改性ZnAl類水滑石復(fù)合材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、面對著環(huán)境污染問題的日益突出,利用半導(dǎo)體光催化技術(shù)降解有機(jī)污染物引起了人們的廣泛關(guān)注。然而,太陽能利用率低、量子效率低等因素嚴(yán)重制約了半導(dǎo)體光催化技術(shù)的推廣與應(yīng)用。具有光催化活性的層狀半導(dǎo)體因可與各種客體插層復(fù)合形成異質(zhì)結(jié),不僅拓展了材料的光響應(yīng)范圍,而且可有效抑制光生載流子的復(fù)合,有利于提高材料的光催化效率。
　　ZnAl-LDH是一種催化活性較高的類水滑石層狀化合物。本論文以它為研究對象,采用剝離–重堆積法,將二維剝離的ZnA

2、l-LDH納米片層分別與零維的磷鎢酸陰離子和硫化鎘納米粒子,以及二維帶負(fù)電荷的三鈦酸納米片層進(jìn)行插層復(fù)合,制備了3種復(fù)合材料,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS、XPS、N2吸附-脫附曲線及光電化學(xué)性質(zhì)測定等對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,并以降解有機(jī)污染物來評價(jià)材料的光催化活性,研究了材料的光催化作用機(jī)制。
　　(1)將ZnAl-LDH在甲酰胺溶液中剝離成帶正電荷的納米片層,通過重堆積法,將磷鎢酸陰離子插入到 ZnAl-LDH層間得到

3、了 ZnAl–PW11O39復(fù)合材料。ZnAl–PW11O39的層間距為0.90 nm,比表面積為23 m2/g。結(jié)果表明,由于高的比表面積和組分間的協(xié)同效應(yīng),ZnAl–PW11O39復(fù)合材料在降解亞甲基藍(lán)中具有較好的紫外光催化活性,是ZnAl-LDH的3倍。
　　(2)將ZnAl-LDH納米片層與CdS納米半導(dǎo)體粒子組裝成ZnAl–CdS復(fù)合材料,層間通道高度為1.62 nm,比表面積為46 m2/g,平均孔徑為3.8 nm。研

4、究表明,主客體構(gòu)筑的異質(zhì)結(jié)中存在較強(qiáng)的電子耦合作用,復(fù)合材料在降解甲基紫中呈現(xiàn)出較好的可見光催化活性,且材料的穩(wěn)定性高、重現(xiàn)性好。
　　(3)通過靜電作用將二維帶正電荷的ZnAl-LDH納米片層與二維帶負(fù)電荷的三鈦酸納米片層組裝成 ZnAl–Ti3O7間層復(fù)合材料。分析表明,復(fù)合材料中兩種層狀半導(dǎo)體緊密結(jié)合,相間堆積,構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)有效地抑制了光生電子和空穴的復(fù)合,提高了材料的光催化活性。在120 min的紫外光照射后,ZnAl-T