氧化锌基净水材料的湿化学设计合成与性能研究

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水污染问题已经成为危害人类的生命安全以及制约人类可持续发展的首要难题。开发出应用范围广、适用性强的水处理技术,研发出更加高效、抗干扰能力更强的净水材料,是水处理领域以及材料领域极其重要的研究方向。本论文选择氧化锌基材料为研究对象,以湿化学设计为手段,分别从纯氧化锌的制备、掺杂氧化锌的制备以及氧化锌基复合材料的制备三方面入手去设计制备工艺,全面探究氧化锌基净水材料的合成及其净水性能。  通过一种简单的湿化学沉淀方法,成功制备出由纳米颗粒自组装而成的微管氧化锌材料。并通过设计实验,从锌盐的种类、沉淀剂的浓度、反应的环境以及沉淀剂的种类等方面系统讨论了该微管材料的形成机理。发现该特殊形貌的产生,关键在于过量的NH4+离子的存在。临界浓度比为C(NH4)2CO3∶CZn2+=2∶1,当碳酸铵浓度与锌盐的比值大于或等于该比值时,将会有具有微管形貌的氧化锌存在。以三价砷离子与有机染料亚甲基蓝(MB)为目标污染物,分别代表了水中的无机污染物和有机污染物,对氧化锌微管材料对于水中三价砷离子的吸附净化和对有机染料亚甲基蓝的光催化降解净化性能进行了研究,全面考察了氧化锌材料作为净水功能材料的可行性。  提出了一种制备硼、氟共掺杂的氧化锌基材料的湿化学方法,并考察了该材料在可见光光催化方面的特性。具体为通过水解沉淀—洗涤干燥—过氧化处理—洗涤干燥—还原处理的工艺流程,成功往氧化锌晶体中掺杂进硼、氟元素,进而实现了氧化锌基光催化剂材料的可见光响应,并进一步考察了硼、氟共掺杂的氧化锌基材料的光催化净水特性。  选取钯/氧化锌复合体系作为研究对象,采用一种简单的湿化学方法,成功制备出一种钯/氧化锌复合材料。该复合材料由氧化锌和钯纳米粒子组成,氧化锌包覆于钯金属纳米粒子表面,形成一端为尖锥的棒状结构,讨论了其复合过程的影响因素,并进一步考察了该复合材料的光催化净水特性。
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