论文摘要
ZnO作为一种n型的半导体,光催化的活性很高,具有很好的稳定性能,价格低廉,而且不会造成二次污染,但是在使用的过程中,单一的半导体光催化剂材料中的光生电子-空穴对很容易复合,从而降低了光催化剂的光量子效率。如果ZnO的光催化效率得了到改善,它将有很好的应用前景。半导体复合是一种有效的改性方式,它利用两种或多种半导体性质上的互补性,来提高催化剂的活性。本文以合成新型半导体复合型光催化剂为研究目标,探索改善半导体光催化性能的有效方法,具体研究内容如下：(1)首先,室温条件下合成光催化剂的前驱物,进而将前驱物加热分解得到p-n结型复合NiO/ZnO光催化剂的制备方法。以六水硝酸锌、六水硝酸镍和氢氧化钠制备,并用XRD, SEM,紫外光谱等对其性质和结构进行了表征。以活性艳蓝模拟染料废水,对催化剂进行了光催化活性分析。考察了各个制备条件对光催化性能的影响。通过优化光催化剂的合成工艺条件,获得了最佳制备参数：即Ni/Zn配比为2：1,焙烧温度为400℃,焙烧时间为1h。(2)采用水热法制备了Ni/ZnO光催化剂,并进行了活性艳蓝模拟染料废水的光降解测试,利用XRD、SEM、PL等技术研究了催化剂的理化性质。XRD结果显示水热条件下Zn粉逐渐转变为ZnO。研究结果表明,六水硝酸镍掺杂比例为5%,水热的温度180℃时,水热时间为2h为反应最佳条件。将掺杂物质引入后,改变了催化剂的形貌,并使得催化剂对染料废水的降解能力有所提高。(3)利用三聚氰胺的缩聚反应制备出类石墨结构氮化碳,按照不同比例加入到制备氧化锌的前驱物中,加热分解得到含有氮化碳的氧化锌。以活性艳蓝的降解反应测定光催化活性。并进行XRD、SEM、XPS、紫外光谱等技术对催化剂的结构和形貌等特征进行了表征。研究结果表明,类石墨结构氮化碳掺杂量为0.5%时降解效果较好,通过XPS分析,可进一步确定存在形式。综上所述,本文NiO/ZnO的制备实现了P-N型半导体的复合,而Ni/ZnO光催化剂的制备实现了金属-半导体的掺杂,氧化锌和氮化碳的复合均有效地提高了光催化剂的催化活性。