【摘 要】
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纺织染料引起的水体污染与有害细菌引起的生物污染对环境和人类健康已构成威胁。基于ZnO和ZnSe的光催化技术在水体污染和生物污染修复方面被广泛应用。然而,由于光生电子与空穴易复合、太阳能利用率低,仍限制了其光催化的实际应用。因此,本文以ZnO/ZnSe异质结为研究对象,通过构建多元异质结、β-环糊精修饰以及炭基材料负载ZnO/ZnSe改性以提高光催化性能,以甲基橙染料与大肠杆菌为模型污染物来测定制备
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纺织染料引起的水体污染与有害细菌引起的生物污染对环境和人类健康已构成威胁。基于ZnO和ZnSe的光催化技术在水体污染和生物污染修复方面被广泛应用。然而,由于光生电子与空穴易复合、太阳能利用率低,仍限制了其光催化的实际应用。因此,本文以ZnO/ZnSe异质结为研究对象,通过构建多元异质结、β-环糊精修饰以及炭基材料负载ZnO/ZnSe改性以提高光催化性能,以甲基橙染料与大肠杆菌为模型污染物来测定制备的光催化剂的催化性能,并解析其光催化机理,研究结果如下:（1）使用凝胶-溶胶法合成了ZnO,再利用水热法合成了ZnO/ZnSe以及不同比例的Mo Se2与ZnO/ZnSe的复合物,制备出形貌为片状与球状结合的复合光催化剂,以甲基橙（MO）降解和大肠杆菌（E.coli）杀菌结果来评价其光催化性能。对制备的光催化剂的微观形貌、结构特征与光电学性能进行了表征。研究表明,与ZnO和ZnO/ZnSe相比,ZnO/ZnSe/Mo Se2的光催化活性显著提高,具有优越的可见光利用率和更高的光诱导电子-空穴对分离效率。ESR自旋俘获研究表明,在可见光照射下,ZnO/ZnSe/Mo Se2能产生更多的自由基（·O2-和·OH）,ZnO/ZnSe/Mo Se2中逐级电荷转移利于光致电子空穴对的快速分离。（2）通过材料修饰而使ZnO的禁带宽度降低是提高其光催化效率的重要途径。构建了β-环糊精修饰的ZnO,再与ZnSe复合的光催化剂。以XRD、TEM、XPS和PL等手段表分析了合成材料的组成、结构和物理特性。通过甲基橙（MO）、刚果红（CR）的降解以及E.coli的生长受限来探讨制备的材料的光催化性能。研究表明,β-环糊精修饰的ZnO/ZnSe复合材料具有范围较宽的光谱吸收能力,这归因于β-环糊精与ZnO结合后,ZnO的带隙宽度减小,缩短了电子跃迁的距离,且β-CD-ZnO与ZnSe形成II异质结,有利于光生电子在β-CD-ZnO与ZnSe之间转移。（3）改善光催化剂的吸附性能也是提高光催化效率的有效途径。利用活性炭与β-环糊精的多孔结构和空腔结构,通过粉体烧结法将ZnO/ZnSe负载到β-CD/AC碳基材料上,合成了吸附-光催化复合材料。结果表明,ZnO/ZnSe/ACCD复合材料有较高甲基橙去除能力,以及较好的抗菌性能。吸附-光催化机制可以归纳为,β-CD/AC吸附位点的MO分子被分解并扩散到复合材料表面。ZnO/ZnSe复合材料在可见光照射下产生大量活性物质,这些活性物质自由分布在β-CD/AC表面,然后,MO被附近的·O2-、·OH和h+降解成小分子。
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