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ZnO作为半导体光催化剂,在净化环境方面的优异性能而受到广泛关注。但是,ZnO存在在极端pH值下容易受酸碱腐蚀及易受紫外光腐蚀而活性降低,循环利用率不高,粉体不利于分离等缺点,大大限制了其实际应用。如何制备高活性,高化学稳定性,可循环利用及易于分离的ZnO光催化剂是大家面临并亟待解决的问题。本文设计出了一种新型一维层状氢氧化物(Layered hydroxide nanorods, LHRs),并以其为前驱体进一步热解制备出具有高活性、高稳定性及可磁性分离的一维ZnO/C及磁性ZnO/Co/C纳米复合材料。本文的创新性研究内容及结论如下:(一)在水溶液中,在无任何模版剂及修饰剂的情况下,以NaHSal与Zn(NO3)2及Co(NO3)2为反应物,一步沉淀合成了水杨酸根(Sal)插层一维层状氢氧化物——ZnxCo1-x-Sal LHRs(x=10)。以Zn-,Zn0.9Co0.1-,Zn0.8Co0.2-,Zn0.5Co0.5-Ssl LHRs为例,对组成及结构进行了详细表征。纳米棒形貌均一,纯净,直径约50nm,长度为5μm微米左右,具有层状晶体结构,水杨酸根与金属离子之间以双齿配位相连。控制反应条件实现对层板金属元素比例(10)的精确调控。(二)以ZnxCo1-x-Sal LHRs为单一前驱体在惰性气氛下热解制备了一维ZnO/C及ZnO/Co/C纳米复合材料,发展了制备一维纳米复合材料的方法。SEM,TEM结果表明,ZnO与Co纳米粒子为5nm左右,镶嵌于连续碳基质相中形成了碳包覆纳米粒子的结构,纳米粒子两相界面彼此不相连。元素分析证明,改变前驱体中的金属元素的相对比例实现了对最终产物ZnO与Co相对含量的调控。XPS及FT-IR分析结果表明,得到了产物表面有饱和醚氧物种(C-O)和不饱和酮羰基氧物种(C=O)的存在,表面具有了功能化。VSM结果证明一维ZnO/Co/C纳米复合材料为超顺磁性,具有较高的饱和磁化强度。(三)一维ZnO/C及磁性ZnO/Co/C纳米复合材料在紫外光下催化降解MB及RhB展示了优异的光催化性能活性及高化学稳定性。以Zn0.9Co0.1-Sal LHRs得到的一维纳米复合材料具有最佳的光催化活性,催化活性高于P25。酸碱稳定性实验表明,材料具有的石墨碳包覆结构有效抑制了化学溶蚀,催化剂的pH适用范围拓宽至强酸(pH=2)和强碱(pH=11以上),尤其是当pH=11时催化速率是中性条件下的4倍。在酸碱条件下实现了多次重复利用,是传统的ZnO光催化材料所不具备的性能。材料的超顺磁性方便磁性回收再利用。研究结果为ZnO工业化应用提供了可能。