納米ZNO-CdS和Nd(OH)3的電化學(xué)構(gòu)筑及其去除染料的研究.pdf

1、近年來,吸附法、電催化氧化、光催化氧化法廣泛應(yīng)用于去除印染廢水的有機(jī)污染物。其中,半導(dǎo)體光催化氧化法日益受到重視,此法能處理多種污染物,適用面廣,特別是對難降解的有機(jī)物具備很好的氧化分解作用。此外,光催化反應(yīng)還具有反應(yīng)條件溫和、設(shè)備簡單、二次污染小、易于操作控制、催化材料易得、運(yùn)行成本低、對低濃度污染物及氣相污染物也有很好的去除效果、可望用太陽光為反應(yīng)光源等優(yōu)點(diǎn),是一種非常有前途的廢水污染清潔治理技術(shù)。而納米材料往往具備獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異

2、的性能,能提高催化降解、吸附廢水中有機(jī)物的效率,近年來也已成為印染廢水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),并取得了巨大的進(jìn)展。
　　 氧化鋅(ZnO)是一種多功能寬帶隙氧化物半導(dǎo)體材料,室溫下禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能高達(dá)60 meV。它具有優(yōu)異的催化、光學(xué)、光電、壓電、氣敏等特性,且易于與多種半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)集成化。此外,它可以通過摻雜改變其光學(xué)和電學(xué)性質(zhì),因此ZnO在許多方面具有廣泛的應(yīng)用。由于ZnO在強(qiáng)酸性和堿性溶液當(dāng)中易于溶解、

3、在可見光下光催化活性較低等缺點(diǎn)限制了ZnO在光催化中的應(yīng)用。在ZnO表面耦合一種窄帶半導(dǎo)體如CdS、CdSe等制成復(fù)合光催化劑,不僅可以增加其光化活性還可以提高穩(wěn)定性。
　　 然而,如何采用有效的制備方法合成ZnO復(fù)合光催化劑并對其微結(jié)構(gòu)和有關(guān)性能進(jìn)行研究是目前極需解決的難題。
　　 由于CdS的帶隙能只有2.4 eV,對可見光有較強(qiáng)的吸收,而且能帶結(jié)構(gòu)與ZnO的通帶結(jié)構(gòu)匹配。因此,本論文主要通過電化學(xué)沉積得到ZnO/C

4、dS核-殼納米棒材料,借助SEM、TEM、XRD、EDS等手段對ZnO/CdS核-殼納米棒材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的分析,并研究其光降解甲基橙的性能。
　　 首先,采用非模板電沉積法在FTO導(dǎo)電玻璃上制備ZnO納米棒陣列。通過改變各種實(shí)驗(yàn)條件如支持電解質(zhì)或添加劑的濃度、沉積時(shí)間、電流密度等,研究對ZnO納米棒生長的影響因素,尋找最優(yōu)的制備條件。
　　 其次,在上一步的基礎(chǔ)上,再通過電沉積的方法在ZnO表面復(fù)合一層CdS,得到Zn

5、O/CdS核.殼納米棒復(fù)合光催化劑。通過控制電沉積時(shí)間在Zn0納米棒表面上得到厚度不同的CdS層,得到三種不同的ZnO/CdS核-殼納米棒。光降解甲基橙(MO)實(shí)驗(yàn)表明了ZnO/CdS核-殼納米棒的光催化活性比單純的ZnO納米棒好,且沉積時(shí)間為15和30 min的效果最好。
　　 納米材料由于其比表面積大、吸附能力強(qiáng)已經(jīng)在水處理中應(yīng)用,特別是去除有機(jī)染料。本論文還發(fā)展了一種簡單且快速、無需模板及表面活性劑的電沉積方法來制備大面積