球状纳米ZnO在模拟太阳光下的光催化性能研究

化学工程师ChemicalEngineer2016年第11期科研与开发球状纳米ZnO在模拟太阳光下的光催化性能研究亓淑艳，刘东岳，钟兆新，赵云鹏，刘本章，王启明(哈尔滨理工大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：本文选用聚乙二醇为表面活性剂利用水热法合成了球状纳米ZnO。通过XRD与SEM对样品的物相和形貌进行表征分析。结果表明：制备出的ZnO材料为六方晶系的单质，形貌呈现为球形。在模拟太阳光下，利用ZnO对模拟废水(亚甲基蓝)进行了光催化性能研究，研究结果表明其降解效率最高可达99．2％，说明纳米ZnO具有很高的催化活性。关键词：纳米氧化锌；模拟太阳光；光催化氧化；亚甲基蓝中图分类号：TQ132．4文献标识码：AGlobularnanometerZnOundersimulatedsunlightphotocatalyticperformancestudyQIShu—yah，LIUDong-yue，ZHONGZhao-xin，ZHAOYun-peng，LIUBen-zhang，WANGQi—ruing(CollegeofMaterialsScience＆Engineering，HarbinPolytechnicUniversity，Harbin150080，China)Abstract：Inthispaper，thesynthesisofsphericalnanoZnOassufactantwasmadeusingpolyethyleneglycolbyhydrothermalmethod．SampleswereinvestigatedbyX—raydiffraction(XRD)．Themorphologyofthesampleswereanalyzedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)．Theresultshowsthat：aspreparedZnOishexagonalwurtzite．Themorphologyisspherica1．Underthesimulatedsunlight，wastewater(methyleneblue)withZnOwasstudiedintestofphotocatalyticperformance．Resultsindicatesthatthedegradationrateisupto99．2％．thenano—ZnOperformancehighcatalyticactivity．Keywords：ZnO；simulatedsolarirradiation；photocatalysis；methyleneblue目前，治理水污染的方法有很多种，其中物理方法有：采用活性炭、离子纤维等吸附废水中的污染物⋯；采用FeC1，、明矾或FeSO等絮凝剂进行凝聚；萃取或过滤难溶或微溶于水的污染物[,410化学方法：利用微生物的代谢处理降解水中的污染物【；利用0，等强氧化剂对水中的有机物进行氧'71等。但这些途径存在着诸多弊端，如处理不彻底、会带来二次污染、去污不彻底、处理费用高和使用范围受限制等。因此，寻求一种处理效率高、费用低、没有二次污染或不易产生二次污染且使用范围广的水污染处理方法对人类以后的发展具有重要的意义。为了替代传统的污水处理方法，光催化氧化法随着时代诞生了。Fujishima和Hondas他们在1972收稿日期：2o16—08—30基金项目：国家自然基金青年基金项目(51404083)；黑龙江省级大学生创新实验项目(201410214024)作者简介：亓淑艳(1976～)，女，博士，副教授，研究方向：环境功能材料。通讯作者：刘东岳(1992一)，男，本科生。年在国际著名杂志上Nature发表的TiO单晶电极光分解水的论文为标志的，开创了催化氧化发的先河。该方法制备过程简单，成本较低，降解效率大大的高于传统就处理污水的方法，而且在常温常压下能使大多数有毒有害有机物彻底氧化分解成HO、CO和一些无机物。所以光催化氧化法具有比以往治理污水方法更好的前景。纳米ZnO[8-10]与其它半导体材料相比具有诸多优点。由于其制备方法简单，制备出的样品纯度高、无毒、高效等特点被公认为是比TiO：更具应用前景的高活性光催化剂。近年来关于它的制备工艺和其性能研究已经成为各个研究领域的热点，并在其应用方面已经得以广泛应用。本文采用水热法制备出了纳米ZnO样品，对其结构、形貌和光催化活性进行了研究而且对其机理进行了分析。1实验部分1．1样品的制备实验所用原料Zn(NO)：·6H：0，无水NaAc，无亓淑艳等：球状纳米ZnO在模拟太阳光下的光催化性能研究’水乙醇，聚乙二醇均为分析纯。准确计算和称姑所需各药品。根据比例配制溶液，混合均匀，在恒温条件下用磁力搅拌器