复合光催化剂ZnO_CoO_g-C_%283%29N_%284%29的制备及性能研究.pdf
《复合光催化剂ZnO_CoO_g-C_%283%29N_%284%29的制备及性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《复合光催化剂ZnO_CoO_g-C_%283%29N_%284%29的制备及性能研究.pdf(6页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、第 卷 第期 年月金 陵 科 技 学 院 学 报J OUR NA LO FJ I N L I NGI N S T I TUT EO FT E CHNO L O G YV o l ,N o J u n e,D O I:/j c n k i /n 复合光催化剂Z n O/C o O/g CN的制备及性能研究李俊琳,曾佳,叶原丰(金陵科技学院材料工程学院,江苏南京 )摘要:为了弄清复合光催化剂Z n O/C o O/g CN的制备和性能,采用X R D和S EM对材料进行表征和分析,研究了煅烧温度和Z n O/C o O与g CN质量比的影响.以亚甲基蓝(MB)作为模拟污染物,研究了Z n O/C
2、o O/g CN的光催化性能,并通过电化学工作站研究了其电化学性能.结果表明:煅烧温度为 、Z n O/C o O与g CN的质量比为 的样品X R D效果最好;与单一或双组分体系相比,Z n O/C o O/g CN三组分复合体系具有更好的光催化和电化学性能.关键词:复合光催化剂;Z n O/C o O/g CN;光催化性能;电化学性能中图分类号:TQ ;O 文献标识码:A文章编号:X()收稿日期:基金项目:江苏省产学研合作项目(B Y )作者简介:李俊琳(),女,江苏南京人,副教授,博士,主要从事智能药物载体和功能性纳米材料研究.通信作者:叶原丰(),男,江苏南京人,教授,博士,主要从事分
3、子电子材料和器件、高分子材料改性、绿色材料及工艺等研究.R e s e a r c ho nt h eP r e p a r a t i o na n dP r o p e r t i e so ft h eC o m p o s i t eP h o t o c a t a l y s tZ n O/C o O/g CNL I J u n l i n,Z E NGJ i a,Y EY u a n f e n g(J i n l i n gI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y,N a n j i n g ,C h i n a)A b s t r a c
4、 t:I no r d e r t o c l a r i f y t h ep r e p a r a t i o na n dp r o p e r t i e s o f t h e c o m p o s i t ep h o t o c a t a l y s tZ n O/C o O/g CN,X R Da n dS EM w e r eu s e df o rm a t e r i a lc h a r a c t e r i z a t i o na n da n a l y s i s,a n dt h ee f f e c t so f c a l c i n a t i
5、o nt e m p e r a t u r ea n dd i f f e r e n tm a s s r a t i o so fZ n O/C o Oa n dg CNw e r es t u d i e d T h ep h o t o c a t a l y t i cp r o p e r t yo fZ n O/C o O/g CNw a si n v e s t i g a t e db yu s i n g m e t h y l e n eb l u e(MB)a sas i m u l a t e dp o l l u t a n t a n d i t se l e
6、c t r o c h e m i c a l p r o p e r t yw a ss t u d i e db ya ne l e c t r o c h e m i c a lw o r k s t a t i o n T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eX R De f f e c to f t h es a m p l ew i t hac a l c i n a t i o nt e m p e r a t u r eo f a n dam a s s r a t i oo fZ n O/C o Og CNo f i s t h eb e s
7、 t T h e t h r e e c o m p o n e n t c o m p o s i t e s y s t e mo fZ n O/C o O/g CNh a sb e t t e rp h o t o c a t a l y t i c a n de l e c t r o c h e m i c a lp r o p e r t i e sc o m p a r e dt os i n g l eo r t w o c o m p o n e n t s y s t e m s K e yw o r d s:c o m p o s i t ep h o t o c a t
8、 a l y s t;Z n O/C o O/g CN;p h o t o c a t a l y t i cp r o p e r t i e s;e l e c t r o c h e m i c a l p r o p e r t i e s近年来环境污染问题日益严重,其中的水体污染问题引起了人们的普遍关注.为了更好地解决水体污染问题,利用人工合成材料吸附污染物的技术发展迅速,其中,类石墨烯(g CN)因独特的结构和电子能带以及出色的吸附性能而备受关注.g CN纳米材料的分离和回收复杂,因此将其与磁性材料结合制备磁性类石墨烯是非常必要的.已有的合成方法存在一些问题,如纳米颗粒容易脱落、分
9、第期李俊琳,等:复合光催化剂Z n O/C o O/g CN的制备及性能研究散性差等.在这种背景下,光催化剂成为一种重要的研究方向.光催化剂利用光生电子和空穴的还原氧化性能,可以减少有机污染物,具有太阳能驱动、低温深度反应、无二次污染等特点 .g CN类光催化剂具有稳定性高、可见光响应好等特点,但量子效率低、稳定性不足.研究人员提出了一些改进措施,如使用碳基促进剂,通过金属和非金属半导体复合结构提高原料的光吸收性能,减少载流子的复合.Z n O/C o O/g CN复合材料是光催化剂的典型代表之一.氧化锌(Z n O)的能带隙和激子束缚能较大,透明度高,有优异的常温发光性能,在液晶显示器、薄膜
10、晶体管、发光二极管等产品中均有应用.氧化钴(C o O)是一种重要的过渡金属氧化物,价格适中且稳定性好,作为催化剂等被广泛应用.复合Z n O、C o O和g CN,不仅可以改善Z n O半导体的带隙,而且可以扩大光谱吸收范围,降低光生载流子与空穴的复合能力,从而提高光催化性能.Z n O/C o O/g CN复合光催化剂可吸收大部分可见光,具有稳定性高、电子层结构独特等优点,近年来逐渐成为一种优质的光催化剂.本文探究了Z n O/C o O/g CN三组分复合物的制备及光催化和电化学性能,为其在光电催化领域应用提供一定的理论研究基础.材料与方法 试剂与仪器尿素(西陇科学股份有限公司),硝酸钴
11、(上海新宝精细化工厂),乙酸锌(国药集团化学试剂有限公司),亚甲基蓝(天津市化学试剂研究所有限公司),蒸馏水(上海化学试剂有限公司),以上试剂均为分析纯.电子天平(F A A),高速离心机(HC ),超声波清洗器(K X QT),场发射扫描电子显微镜(H i t a c h iS ),马弗炉(S X ),粉末X射线衍射仪(D A d v a n c e),紫外可见分光光度仪(UV ),电化学工作站(G G Z UH I E).实验方法 g CN、Z n O、C o O的制备)在坩埚中称取 g尿素并半密封,为了找到最佳的煅烧温度,将样品在马弗炉中升温至 、,煅烧h后进行比较.尿素遇热发生反应,释
12、放出氨气,产生强烈的刺激性气味.冷却到室温后取出坩埚,得到黄色固体,将固体研磨得到粉末状g CN.)称取g乙酸锌,倒入研钵中研磨均匀,倒入坩埚,加盖后放入马弗炉,在马弗炉内升温至 后煅烧h,冷却后得到粉末状Z n O.)称取g硝酸钴,倒入研钵中研磨均匀,倒入坩埚,加盖后放入马弗炉,在马弗炉内升温至 后煅烧h,冷却后得到黑色粉末状C o O.Z n O/C o O/g CN的制备为了找到最佳Z n O/C o O与g CN的质量比,将质量比分别为、和 的Z n O/C o O和g CN充分混合并研磨(所有样品中Z n O与C o O的质量比均为),倒入坩埚,加盖后放入马弗炉,在马弗炉内升温至 煅
13、烧h,冷却后得到的粉末状样品,即为Z n O/C o O/g CN复合物.Z n O/C o O/g CN催化剂的结构形貌表征使用粉末X射线衍射仪(X R D)对样品物相组成进行分析,通过对比标准图谱确定所制备的物质.利用场发射扫描电子显微镜(S EM)对样品进行形貌和结构的观察和分析.Z n O/C o O/g CN的光催化性能测定使用自制的光催化反应器进行光催化实验,光源为 W的氙灯(用滤光片过滤 n m的紫外光),光源到玻璃反应管的距离为c m.把 m g的光催化剂加入 m L m gL的亚甲基蓝(MB)溶液中,超声振荡后置于暗处吸附 m i n,之后每隔 m i n取m L样品,进行催
14、化活性测定实验.将样品离心分离后,取m L上清液于比色管中稀释至 m L,在最大波长 n m处测定MB的吸光度.金陵科技学院学报第 卷 Z n O/C o O/g CN的电催化性能测定实验使用的参比电极为R u O电极,电极电位为E(Vv s RHE)V;将制得的催化剂负载在玻碳电极上作为工作电极;对电极为铂片.实验温度约为 K,测试均在 m o lLKOH中进行,用于测试样品的析氧活性曲线.结果与分析 煅烧温度对g CN的影响图为g CN在不同煅烧温度(、)的X射线衍射图谱.由P D F标准图谱可知,为 和 处的衍射峰,分别对应着g CN的()晶面和()晶面,属共轭芳香族化合物的层间堆积峰.
15、由图可知,不同煅烧温度的样品在 和 处均有衍射峰,说明本实验成功制得了g CN.煅烧的g CN在 处的特征峰不明显,处的特征峰强度相对较低;随着煅烧温度的升高,g CN在 和 处的衍射峰逐渐清晰;煅烧的g CN的特征峰强度最好,但是在 时有太多的杂质峰.由此可见,随着煅烧温度的升高,g CN特征峰的强度也在提高,样品越来越稳定,有利于结晶度和晶体尺寸增大;但温度过高,也会引起特征峰之间出现杂峰.综上,煅烧温度为 时制得的g CN样品最好.g CN、Z n O、C o O、Z n O/C o O的X R D图谱图为g CN、Z n O、C o O、Z n O/C o O的X R D图谱(煅烧温度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 复合 光催化剂 ZnO_CoO_g C_ 283 29 N_ 284 制备 性能 研究