多次交替浸渍法构筑簇状ZnO的PAN复合纳米纤维膜及其光催化性能

以聚丙烯腈(PAN)与氯化锌(ZnCl2)作为前驱物,采用静电纺丝工艺制备PAN/ZnCl_2复合纳米纤维膜,分别采用多次冷热交替浸渍法和单次冷热静置浸渍法得到簇状PAN/ZnO-1和PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线能量色散光谱(XPS)和热重分析仪(TG)对复合纳米纤维膜的表面形貌和微结构进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为污染物模型,评价其光催化降解性能。结果表明:经冷热交替浸渍后,纳米ZnO粒子均匀地附着在PAN纤维表面,尤其在PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜表面还出现了花状ZnO粒子;相比单次冷热静置浸渍法处理的PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜,经多次冷热交替浸渍的PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜循环使用3次后对MB的降解率仍可达到90%以上,具有更好的光催化活性和循环使用性能。同时,MB溶液的初始质量浓度、催化剂用量和染料溶液的pH等因素对样品的的光催化降解率有一定影响。     

碳纳米管负载纳米CdSe复合材料的微波合成及其光催化性能

以CNTs为模板,硒粉(Se)和硝酸镉[Cd(NO3)2]为原料,水合肼和氨水分别作为还原剂和络合剂,采用微波法合成了CNTs负载CdSe纳米粒子复合材料(CdSe/CNTs,简称F),其结构经XRD,SEM和EDS表征。以酸性品红为目标降解物,用UV-Vis法研究了F的光催化性能。结果表明,在紫外灯下照射60 min,F对酸性品红的降解率达99%,比CdSe纳米粒子高出38%。     

水热法制备ZnO纳米棒及其光催化性能研究

以Zn(acac)2.H2O为单源前驱体,采用水热法在140℃条件下制备了ZnO纳米棒,并用XRD、SEM、TEM等测试手段对其进行了表征。利用紫外—可见分光光度计测试了其光吸收性能,发现ZnO纳米棒对200-400 nm波长范围的光有很强的吸收性,在可见光范围内,也有较强的吸收。以ZnO纳米棒为光催化剂对有机染料酸性红4B进行了光催化降解实验,并研究了光源、污水浓度对ZnO纳米棒光催化氧化效果的影响。研究结果表明,在日光照射180 min后,对酸性红4B的降解率接近100%。     

纳米ZnO/聚醋酸乙烯酯复合薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶和浸渍-提拉而后煅烧的方法得到了在可见光作用下具有光催化性能的纳米ZnO/聚醋酸乙烯酯(PVAc)复合薄膜.通过正交设计实验,研究了PVAc的浓度、煅烧温度、煅烧时间、复合薄膜层数和附加ZnO膜层数等工艺因素对光催化性能的影响,并通过SEM,XRD和FT-IR对其进行了分析与表征.在室内普通照明用白炽灯作用下,以甲基橙溶液为催化对象,PVAc含量10%的、在250℃煅烧30min所得到的纳米ZnO/PVAe复合薄膜的光催化性能的实验结果表明,复合薄膜对甲基橙降解率达60%,而使用250℃煅烧30min所得到的纳米ZnO 4层薄膜或PVAc 4层薄膜催化的甲基橙溶液的浓度变化很小.     

三维分级结构ZnO的制备及光催化性能

以聚乙烯醇/醋酸锌复合纳米纤维为模板, 采用模板辅助共沉积技术制备了三维尖晶石型ZnO纳米线/纳米纤维分级结构, 并采用SEM, XRD对其形貌和晶型结构进行了表征. 在光催化降解乙醛性能实验中, 三维分级结构ZnO表现出比纳米粒子和纤维更好的光催化性能. 这主要归因于ZnO纳米线的次级结构和开放的三维网络结构更有利于乙醛分子和氧分子的扩散和传输, 从而提高了乙醛的光降解速率.     

ZnO修饰提升花状BiOBr的可见光催化降解罗丹明B性能

以Bi(NO₃)₃·5H₂O、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和NaBr为前驱体,采用简单溶剂热法制备BiOBr/ZnO三维花状微纳米复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光子能谱、N₂吸附-脱附、光致发光和电子顺磁共振等分析技术对其理化性质进行了表征。通过可见光催化降解罗丹明B(RhB)的实验测试了复合材料的光催化性能。结果表明ZnO含量为5%的BiOBr/ZnO光催化活性最优,RhB降解率在50 min后达到98.3%,其降解速率常数是纯ZnO和BiOBr的6.3倍和3.4倍,并且具有较高的稳定性。复合材料光催化性能增强的可能原因为ZnO的引入增强了可见光的吸收和光生载流子的电荷分离效率。     

不同形貌ZnO@PANI纳米复合材料的制备及光催化性质

采用直接沉淀法和水热合成法制备出形貌和尺寸比较均一的颗粒状、棒状和球形花状的纳米ZnO。使用硅烷偶联剂KH-42(苯胺甲基三乙氧基硅烷,C6H5-NH-CH2-Si(OCH3)3)对所得纳米ZnO进行表面化学修饰,修饰后的纳米ZnO(m-ZnO),经由皮克林乳液聚合法使苯胺单体在其表面聚合,形成聚苯胺(PANI)包覆的氧化锌纳米复合材料(m-ZnO@PANI),采用XRD、SEM、HRTEM、FTIR、UV-Vis、TG等对样品进行表征;研究了m-ZnO@PANI纳米复合材料对亚甲基蓝(MB)的光催化性能。结果表明,复合材料对可见光也有较强的吸收,在紫外、可见光照射下都有较好的光催化降解效率。其中,棒状ZnO纳米复合材料的光催化降解性能最好,它的紫外-可见光和可见光光催化降解率分别达到98.2%和97.1%,而且复合材料的光催化性能稳定,二次循环的紫外-可见光催化降解率仍达到96.0%。     

Ag+/Ag/ZnO多孔纳米结构纤维材料的制备及可见光催化性能

借助棉花纤维模板, 采用两步法制备了Ag⁺/Ag/ZnO多孔纳米结构纤维材料, 并利用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对其进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应, 考察了银修饰量(摩尔分数, 0~1.50%)对ZnO纳米结构纤维材料光催化性能的影响. 结果表明, 利用模板辅助的两步法制备了Ag⁺-Ag共修饰的ZnO多孔纳米结构纤维材料Ag⁺/Ag/ZnO, Ag⁺和Ag通过改变ZnO的晶胞结构、 光吸收特性及形貌等影响其光催化性能; 在可见光条件下, Ag⁺/Ag/ZnO的催化性能优于纯ZnO, 且与修饰量有关.     

Ag/TiO2中空纳米纤维光催化材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了银掺杂的TiO₂中空纳米纤维光催化材料, 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位、紫外-可见光谱(UV-Vis)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对该材料的形貌、晶体结构、银的状态等特性进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应, 考察了银掺杂的样品Ag/TiO₂在不同光源下的光催化性能. 结果表明, 所制得的Ag/TiO₂材料保留了棉花纤维的形貌, 且表面带有大量的负电荷|该Ag/TiO₂材料在太阳光条件下的光催化性能显著高于同条件下TiO₂和同材料在紫外光条件下的, 如Ag/TiO₂在太阳光下1.5 h可使MB溶液的脱色降解率在95%以上, 在TiO₂上2.5 h时不足60%, 低于Ag/TiO₂上0.5 h的结果|在紫外光条件下Ag/TiO₂ 3 h时脱色降解率仅为35%. 连续重复使用5次时Ag/TiO₂仍能保证MB溶液的脱色降解率在90%以上|该纤维光催化材料易于离心分离去除、再利用. 因此, 以棉花为模板制备的Ag/TiO₂中空纳米纤维催化材料是一种无能耗、无污染、高活性的绿色环保型光催化材料.     

Ti基ZnO纳米棒阵列的制备及其光催化性能研究

采用两电极体系中恒电流电沉积在Ti基底上制得较均一的ZnO纳米棒阵列,利用SEM和XRD观察表征样品,研究Zn(NO₃)₂浓度及电流密度对ZnO纳米棒阵列微观形貌的影响. 以甲基橙为目标降解物,考察该电极光催化性能. 结果表明,Zn(NO₃)₂浓度和电流密度对纳米棒阵列的形貌有显著影响;与ITO玻璃等其他基底相比,在Ti基底上也可沉积较好均一取向的ZnO纳米棒阵列;紫外灯照射下,ZnO/Ti电极对甲基橙（10 mg·L^-1）模拟印染废水降解2.5 h,降解率达到83.3%,光催化活性较佳;无光照时ZnO纳米棒的降解率仅7%.