论文部分内容阅读
CuO和ZnO纳米半导体材料作为光催化剂,存在可见光利用率低、光生电荷易复合、光催化选择性差等缺点,使其在光催化应用领域受到一定的限制。利用光敏剂对半导体表面进行改性,拓宽光吸收响应频谱、实现光生电荷的有效分离,尤其在提高目标降解物光催化选择性,具有重要的意义。本文中,制备三类表面修饰亲、疏水性分子的二维纳米复合材料,研究其界面选择性光催化特性。(1)采用水热法,在ITO导电玻璃片上,合成具有高暴露活性面(分别为(001)和(110)面)鸟巢状ZnO(ZnO NAs),单个鸟巢直径约为2um,纳米片厚度为60nm;以其表面未饱和配位Zn-为模板,四苯基卟啉(H2TPP)为前驱体,Zn-对H2TPP实现配位取代,在ZnO NAs表面上原位制备单分子层四苯基卟啉锌(ZnTPP);两相实现化学键合(Zn-O),伴随着明显的荧光猝灭(～62.1%),实现了光生电子-空穴对的有效分离;亲水性ZnO NAs(t=15s,接触角(CA)=28.8°)表面经修饰疏水性ZnTPP后,而表面呈现出疏水性(t=15s,CA=111.3°);在可见光辐照下,ZnTPP/ZnO NAs对疏水性降解物苯酚(PL)和亲水性染料罗丹明B(RhB)的降解速率为ZnO NAs的3.12倍和0.8倍,而在RhB和PL混合溶液中,ZnTPP/ZnO NAs对PL的光催化降解速率是RhB的5.14倍,疏水性纳米复合材料明显的表现出对疏水性PL目标降解物呈现明显的光催化选择性。(2)在ITO上,以ZnO NAs表面未饱和配位的Zn-作为模板,四对磺酸钠苯基卟啉(TPPS4)为前驱体,取代法原位合成四对磺酸钠苯基卟啉锌(ZnTPPS4),呈现出明显的荧光猝灭(～60.65%),实现光生电荷的有效分离;经ZnTPPS4敏化后的ZnO表面呈现出超亲水性(t=15s,CA=0°);在可见光照射下,ZnTPPS4/ZnO NAs对RhB、PL的降解速率分别是是ZnO NAs的1.18倍与1.12倍。ZnTPPS4/ZnO NAs对PL和RhB混合溶液进行光催化时时,对亲水性RhB的降解速率是疏水性PL的3.22倍,对目标亲水性RhB染料,呈现明显的光催化选择性。(3)通过均匀沉淀法,在ITO上合成二维花状CuO(CuO NFs)。采用原位合成法,以未饱和配位的Cu-作为模板,H2TPP为前驱体,在CuO NFs表面,原位取代制备单分子层四苯基卟啉铜(CuTPP);与CuO NFs(t=15s,CA=75.3°)相比,CuTPP/CuONFs(t=15s,CA=143°)表面呈现出超疏水性;经在可见光照射下,CuTPP/CuO NFs对疏水性目标降解物PL的降解速率是CuO NFs的5.08倍,而对于亲水性的RhB染料,则为的1.54倍。呈现出了对疏水性PL的光催化选择性,其选择性光催化特性源于疏水性催化剂表面的选择性吸附PL。