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关键词：
锰氧化物,氧化铝,改性,一氧化碳,氧化,丙烷氧化,精细结构
发表时间：
2012-07-12 16:34:08
反应性离子交换法合成纳米ZnO及其光催化性能
刘畅 | -> | 1089| 0| 1.034379MB |反应性离子交换合成,离子交换树脂,氧化锌,循环光催化,再生
摘要：以 ZnSO4 和 NaOH 为原料, 强碱性阴离子交换树脂为模板, 采用反应性离子交换法一步合成了高纯纳米 ZnO 晶体, 并运用扫描电子显微镜、X 射线衍射和紫外-可见光谱等技术对样品进行了表征, 初步探讨了合成机理. 结果表明, 制得的纳米 ZnO 晶体呈一维棒状, 它在树脂表面的形成过程与 ZnSO4 的初始浓度密切相关. 该 ZnO 样品对光催化降解甲基橙具有较高的活性和循环使用性能.
地下水中的有机污染物可对水体及整个环境体系造成严重威胁. 以 TiO2 和 ZnO 为代表的光催化方法在水体有机污染物去除的理论和应用研究中受到了广泛关注[1]. 研究表明, 由于 ZnO 具有与 TiO2 相近的禁带宽度, 因此 ZnO 不仅表现出与 TiO2 相近的光催化活性, 而且在某些特殊条件下, ZnO 对水中有机染料等污染物表现出更高的催化效率[2].
近年来, 人们在纳米 ZnO 的制备技术方面开展了大量的研究工作, 合成了多种结构的 ZnO 材料, 并研究了纳米 ZnO 的荧光和催化等性能[3~11]. 如何降低纳米 ZnO 的制备成本, 得到性能优异的光催化材料是当前研究的热门课题, 也是纳米 ZnO 能否应用于环境污染物治理的关键. 尽管湿化学法在大规模生产方面有着较好的前景, 但有机分散剂、表面活性剂及有机前驱体的引入使后处理过程复杂, 成本较高. 同时, 光催化剂活性的保持要求催化剂的再生与具体的光催化过程匹配, 并尽可能减少再生过程中催化剂结构和性能的改变, 然而有关该方面研究的报道较少. 本文选用 ZnSO4 和 NaOH 等无机原料, 采用反应性离子交换法一步合成了纳米 ZnO 光催化剂, 并考察了其光催化降解甲基橙染料的性能和稳定性.
采用反应性离子交换法合成纳米 ZnO. 以 20 mlOH 型强碱性阴离子交换树脂 (201 × 7, 南开大学) 为的 ZnSO4 溶液, 树脂与 ZnSO4 溶液体积比为 1:1.5. 在60 oC 反应 4 h, 得白色沉淀, 于 100 oC 干燥 24 h 制得纳米 ZnO.
光催化反应在 500 ml 固定床玻璃反应器中磁力搅拌下进行. 将纳米 ZnO 样品加入初始浓度为 0.1g/L 的甲基橙溶液中 (ZnO 与甲基橙溶液质量比为1:5), 置于室温日光条件下反应 2 h 后, 取悬浮液 5 ml,在 UV-2102 PCS 型紫外-可见 (UV-Vis) 分光光度计上进行分析.
纳米 ZnO 光催化剂的再生在等同滤芯的无膜离子交换树脂电再生装置中进行[12], 复苏电压 60 V, 再生时间 4 h, 流量 0.2 ml/s. 再生结束后, 控制入水流量及电场强度使纳米 ZnO 上浮导出, 经去离子水洗后,于 100 oC 干燥 24 h, 从而完成再生.
近年来, 人们在纳米 ZnO 的制备技术方面开展了大量的研究工作, 合成了多种结构的 ZnO 材料, 并研究了纳米 ZnO 的荧光和催化等性能[3~11]. 如何降低纳米 ZnO 的制备成本, 得到性能优异的光催化材料是当前研究的热门课题, 也是纳米 ZnO 能否应用于环境污染物治理的关键. 尽管湿化学法在大规模生产方面有着较好的前景, 但有机分散剂、表面活性剂及有机前驱体的引入使后处理过程复杂, 成本较高. 同时, 光催化剂活性的保持要求催化剂的再生与具体的光催化过程匹配, 并尽可能减少再生过程中催化剂结构和性能的改变, 然而有关该方面研究的报道较少. 本文选用 ZnSO4 和 NaOH 等无机原料, 采用反应性离子交换法一步合成了纳米 ZnO 光催化剂, 并考察了其光催化降解甲基橙染料的性能和稳定性.
采用反应性离子交换法合成纳米 ZnO. 以 20 mlOH 型强碱性阴离子交换树脂 (201 × 7, 南开大学) 为的 ZnSO4 溶液, 树脂与 ZnSO4 溶液体积比为 1:1.5. 在60 oC 反应 4 h, 得白色沉淀, 于 100 oC 干燥 24 h 制得纳米 ZnO.
光催化反应在 500 ml 固定床玻璃反应器中磁力搅拌下进行. 将纳米 ZnO 样品加入初始浓度为 0.1g/L 的甲基橙溶液中 (ZnO 与甲基橙溶液质量比为1:5), 置于室温日光条件下反应 2 h 后, 取悬浮液 5 ml,在 UV-2102 PCS 型紫外-可见 (UV-Vis) 分光光度计上进行分析.
纳米 ZnO 光催化剂的再生在等同滤芯的无膜离子交换树脂电再生装置中进行[12], 复苏电压 60 V, 再生时间 4 h, 流量 0.2 ml/s. 再生结束后, 控制入水流量及电场强度使纳米 ZnO 上浮导出, 经去离子水洗后,于 100 oC 干燥 24 h, 从而完成再生.
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