基于墨鱼骨及MOF制备ZnO及其杂化多孔氧化物的光催化性能研究

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随着制造业的迅猛发展,应用于食物、织物和化妆品等工业的大量的有机染料往往排入到江河湖海中,这严重的破坏了环境和生态的平衡。所以移除这些污染物变得越来越重要。为了缓解这一问题,一些催化剂被应用到催化降解有机染料领域。其中ZnO半导体由于其无毒、化学稳定性、经济和高的催化活性被广泛的应用。另外一些多孔材料(如墨鱼骨与MOFs)具有巨大的比表面积和纳米尺度范围内的孔道结构,在催化领域中也得到了广泛应用。本文一方面将探究墨鱼骨(CB)生物大孔材料是否可以帮助促进ZnO的光催化效率,另一方面将探究一下MOFs及MOFs衍生出的多孔材料在光催化领域的应用潜能。并通过对上述合成的多孔复合材料进行多种谱学表征,以确定了多孔材料的结构和形貌,最后对其进行光催化降解亚甲基蓝(MB)性能的研究。  首先以大孔CB材料为载体,通过水热法合成的负载有ZnO纳米块、纳米花和纳米线的CB催化剂,其光催化效率不及纯ZnO,而且CB在作为载体过程中,损坏较严重,所以CB在光催化领域应用价值不大。再者,以一种MOFs材料ZIF-8和ZIF-8经在Air和N2氛围下煅烧获得了多孔的ZnO及C/ZnO复合材料为研究对象,研究其光催化性能。结果表明 ZIF-8及多孔 ZnO光催化性能较低,而多孔 C/ZnO由于高的比表面积,催化性能较高,但也不及纯 ZnO。最后通过简单的构造及煅烧ZnO@ZIF-8复合材料的过程,控制合成了N掺杂的纳米多孔碳(NpC)包覆的ZnO复合材料。实验表明ZnO@N-NpC纳米材料表现出卓越的光催化活性和吸附MB的性能。  本文探究了生物医用材料CB在化学催化领域的应用,并成功的合成了ZnO/CB复合材料;在构造ZnO@ZIF-8过程中,ZnO不仅作为模板还为ZIF-8的合成提供了Zn源,通过控制反应时间及煅烧温度成功的合成了ZnO@N-NpC核壳异质结构。
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