纳米SnO2/ZnO复合光催化剂的制备表征及其光催化活性研究

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近几年,半导体光催化降解技术作为一种新型的环境净化技术已经越来越为人们所重视。ZnO是一种重要的半导体材料,其体相材料的禁带宽度为3.2eV,对应于波长为387nm的紫外光。但是,纯ZnO光催化效率较低,难以工程化应用。半导体复合或掺杂等能提高其光催化效率,因而引起广泛关注。本文采用共沉淀法制备了纳米SnO2/ZnO复合光催化剂。用热分析仪分析复合光催化剂前驱体的热反应行为,X射线衍射分析煅烧后复合光催化剂的物相组成,并用透射电镜观察其形貌及粒度分布:在高压汞灯照射下,用其降解甲基橙、甲醛等溶液,并对其光催化活性进行分析。实验结果表明:(1)以ZnSO4·7H2O和SnCl4·5H2O为原料,氨水为沉淀剂,采用共沉淀法制备的纳米SnO2/ZnO复合光催化剂,其最佳n(Zn)/n(Sn)比为2:1,最佳煅烧温度为600℃保温6h。用纳米SnO2/ZnO作光催化剂,比同等条件下仅用纳米ZnO对甲基橙的降解率提高显著。复合催化剂添加量为2.5g/L,光照20min后,甲基橙的降解率已达到了100%。光降解甲基橙反应基本符合一级动力学方程,且重复使用性能良好。(2)根据本实验中确定的最佳制备条件得到的前驱体,经不同煅烧温度,不同保温时间制备的复合光催化剂对甲醛、对甲基苯酚和酿酒废水进行光降解。实验结果表明:600℃煅烧6h的复合催化剂效果最好。复合催化剂对甲醛的光催化降解情况类似于甲基橙,反应都符合一级动力学方程,但甲醛较难以降解;对对甲基苯酚的光降解符合零级动力学方程。复合催化剂对酿酒废水中COD的去除,达到了较好的效果。
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