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《武汉科技大学》 2016年
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均匀沉淀法制备氧化锌及其掺杂改性实验研究

肖峰  
【摘要】:染料废水具有毒性大,色度高,COD大,成分复杂,可生化性差等特点,一直是国内工业废水处理的难点。寻求高效、节能、环保、经济的科学方法处理染料废水,一直是国内研究的热点。光催化技术作为一种新型的科学技术,在染料工业废水的处理上具有其他技术无法比拟的优势。半导体材料ZnO具有很多优点——高效、无毒、原材料丰富、价格低廉等诸多优点,在光催化技术的应用中具有非常重要的研究价值。本实验采用均匀沉淀法制备了ZnO、PEG2000掺杂改性的ZnO、Mg掺杂改性的ZnO、PEG2000和Mg共掺杂的ZnO四种光催化剂,通过对酸性大红GR溶液的光催化降解实验,来探究ZnO及改性ZnO光催化剂的性能。实验结果表明:通过掺杂PEG2000和Mg,能有效提高ZnO的光催化活性。当煅烧温度为450℃、配比20:2、PEG2000掺杂量2%、Mg掺杂量1.2%时制备的ZnO样品,对酸性大红GR溶液的降解率达82.60%。利用XRD、HRTEM、XPS、UV-vis等表征手段对掺杂改性ZnO进行表征。结果表明:所有制取的样品均为六角纤锌矿结构;制备ZnO时,N元素的掺杂增强了ZnO对于紫外光的吸收;PEG掺杂、Mg的掺杂能改善纳米ZnO晶化程度,使ZnO晶体尺寸变小;Mg的掺杂可引起ZnO的晶格缺陷;PEG、Mg共掺杂ZnO的最小晶粒尺寸可达10.3nm。PEG、Mg的掺杂,都能增强ZnO的光催化活性。
【关键词】:ZnO PEG Mg 光催化
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O643.36;X788
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 第1章 绪论10-22
  • 1.1 研究背景10
  • 1.2 染料废水的特点及处理10-15
  • 1.2.1 染料废水的特点与危害10-11
  • 1.2.2 染料废水的处理方法及其研究概况11-15
  • 1.3 光催化氧化技术在染料废水处理中的应用15-17
  • 1.3.1 光催化氧化技术的原理15-16
  • 1.3.2 影响光催化降解染料废水的因素16-17
  • 1.4 ZnO光催化剂17-21
  • 1.4.1 ZnO的制备方法17-19
  • 1.4.2 提升ZnO光催化剂活性的方法19-21
  • 1.5 研究的意义、内容21-22
  • 1.5.1 研究的意义21
  • 1.5.2 研究的内容21-22
  • 第2章 实验材料与方法22-28
  • 2.1 实验试剂及实验装置和仪器22-24
  • 2.1.1 实验试剂22-23
  • 2.1.2 实验装置和仪器23-24
  • 2.2 掺杂改性ZnO光催化材料的制备24-25
  • 2.3 光催化降解实验及装置25-26
  • 2.4 催化剂表征方式26-28
  • 2.4.1 催化剂的XRD表征26-27
  • 2.4.2 催化剂的HRTEM表征27
  • 2.4.3 催化剂的XPS表征27
  • 2.4.4 催化剂的UV-Vis表征27-28
  • 第3章 ZnO光催化实验及分析28-38
  • 3.1 煅烧温度和配比对ZnO光催化剂的影响28-30
  • 3.2 ZnO光催化剂的表征30-37
  • 3.2.1 ZnO光催化剂的X射线衍射分析30-32
  • 3.2.2 ZnO光催化剂的HRTEM表征分析32-34
  • 3.2.3 ZnO光催化剂的XPS表征分析34-35
  • 3.2.4 ZnO光催化剂的UV-Vis表征分析35-37
  • 3.3 本章小结37-38
  • 第4章 PEG2000改性ZnO光催化实验及分析38-50
  • 4.1 PEG掺杂、煅烧温度和配比对ZnO光催化性能的影响38-42
  • 4.2 PEG2000改性ZnO光催化剂的表征42-48
  • 4.2.1 PEG2000改性ZnO光催化剂的X射线衍射分析42-44
  • 4.2.2 PEG2000改性ZnO光催化剂的HRTEM表征分析44-46
  • 4.2.3 PEG2000改性ZnO光催化剂的XPS表征分析46-47
  • 4.2.4 PEG2000改性ZnO光催化剂的UV-vis表征分析47-48
  • 4.3 本章小结48-50
  • 第5章 Mg掺杂改性ZnO光催化实验及分析50-61
  • 5.1 Mg掺杂、煅烧温度和配比对ZnO光催化性能的影响50-54
  • 5.2 Mg掺杂ZnO光催化剂的表征54-60
  • 5.2.1 Mg掺杂ZnO光催化剂的X射线衍射分析54-56
  • 5.2.2 Mg掺杂ZnO光催化剂的HRTEM表征分析56-58
  • 5.2.3 Mg掺杂ZnO光催化剂的XPS表征分析58-59
  • 5.2.4 Mg掺杂ZnO光催化剂的UV-vis表征分析59-60
  • 5.3 本章小结60-61
  • 第6章 Mg、PEG共掺杂ZnO光催化实验及分析61-72
  • 6.1 Mg、PEG2000以及配比对ZnO晶体光催化性能的影响61-65
  • 6.2 PEG、Mg掺杂改性ZnO光催化剂的表征65-71
  • 6.2.1 PEG、Mg掺杂改性ZnO光催化剂的X射线衍射分析65-67
  • 6.2.2 PEG、Mg掺杂改性ZnO光催化剂的HRTEM表征分析67-68
  • 6.2.3 PEG、Mg掺杂改性ZnO光催化剂的XPS表征分析68-70
  • 6.2.4 PEG、Mg掺杂改性ZnO光催化剂的UV-vis表征分析70-71
  • 6.3 本章小结71-72
  • 第7章 结论与展望72-73
  • 致谢73-74
  • 参考文献74-80
  • 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文80-81
  • 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目81

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