论文部分内容阅读
本文以配合物沉淀法制备出不同形貌的Ag/ZnO和网状Ag/AgCl/ZnO纳米复合材料,采用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等分析测试手段,对产物的物相、形貌和性能进行了表征。系统研究了前驱体制备工艺参数对Ag/ZnO纳米复合材料形貌的影响规律,得到了棒状、花状、网状和粒子状等不同形貌的Ag/ZnO纳米复合材料。以甲基橙为目标降解物,研究了形貌和银含量对Ag/ZnO纳米复合材料光催化性能的影响,并且研究了Ag/ZnO纳米复合材料的抗菌和抗藻性能。研究了网状Ag/AgCl/ZnO纳米复合材料的光催化性能,并对其光催化机理进行了探讨。主要内容如下: (1)采用配合物沉淀法,以Zn(NO3)2和AgNO3为原料,NH3·H2O为配位剂,Na2CO3为沉淀剂制得Ag/ZnO纳米复合材料的前驱体,经煅烧得Ag/ZnO纳米复合材料。研究了前驱体制备过程中Zn(NO3)2浓度、反应温度、反应时间、锌盐种类和搅拌速率对Ag/ZnO纳米复合材料形貌的影响规律。结果表明,随着Zn(NO3)2浓度的增大,Ag/ZnO的形貌由花状到网状,再向粒子状转变;随着第一步反应时间的延长,Ag/ZnO的形貌由粒子状向棒状转变;随着第二步反应时间的延长,Ag/ZnO的形貌由网状向棒状转变;随着反应温度的升高,Ag/ZnO的形貌由网状向棒状转变,当温度为90℃时,所得Ag/ZnO的形貌几乎全部为棒状;锌盐种类对Ag/ZnO的形貌影响不大,但用ZnSO4为原料制得的产物团聚较严重;在一定范围内,搅拌速度对Ag/ZnO纳米复合材料的形貌影响较小。 (2)以甲基橙为目标降解物,100W汞灯为光源,研究了形貌和银含量对Ag/ZnO纳米复合材料光催化性能的影响规律。结果表明:网状Ag/ZnO纳米复合材料对甲基橙的降解效果最好,其次是粒子状,然后是棒+粒子状、棒状和花状Ag/ZnO纳米复合材料。其中,网状Ag/ZnO纳米复合材料紫外光照40分钟对甲基橙的降解率可达100%,且三次循环反应后,催化剂仍表现出很高的催化活性,紫外光照射50分钟可将甲基橙完全降解,表现出了较好的稳定性和可重复利用性。 分别研究了Ag含量对棒状、花状和网状Ag/ZnO纳米复合材料光催化性能的影响规律。结果表明:Ag/ZnO纳米复合材料的光催化活性并不是随着银含量的增多而线性提高。当银含量较低时,Ag/ZnO纳米复台材料的光催化性能随Ag含量的增加而提高;反之,当银含量较高时,其催化活性将随银含量的增加而降低,即具有一个最佳银含量。且不同形貌的Ag/ZnO纳米复合材料的最佳银含量是不同的,棒状、花状和网状Ag/ZnO纳米复合材料的最佳Ag含量分别为8wt.%、4wt.%和6wt.%。 (3)以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为受试菌种,采用抑菌环法和最小抑菌浓度法研究了网状和粒子状Ag/ZnO纳米复合材料的抗菌性能。结果表明:两种形貌的Ag/ZnO纳米复合材料均具有良好的抗菌性能,且粒子状的Ag/ZnO比网状Ag/ZnO的抗菌性能更好。粒子状Ag/ZnO纳米复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度均为50mg·L-1,网状Ag/ZnO纳米复合材料对大肠杆菌额金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为200mg·L-1和75mg·L-1。 以亚心型扁藻和中肋骨条藻为受试藻种,研究了Ag/ZnO纳米复合材料的抗藻性能。结果表明:Ag/ZnO纳米复合材料对亚心形扁藻和中肋骨条藻的生长均具有明显的抑制作用,且Ag/ZnO纳米复合材料的形貌对其抗藻性能也有一定影响,抗藻能力由弱到强的排序为棒状、花状、网状、粒子状的Ag/ZnO纳米复合材料。 (4)采用配合物沉淀法,按照制备网状Ag/ZnO纳米复合材料的相近工艺参数可得到网状Ag/AgCl/ZnO纳米复合材料。研究了Ag含量对网状Ag/AgCl/ZnO纳米复合材料的光催化性能的影响规律,及其在不同光源照射下的光催化性能和可重复使用性。结果表明:随着银含量的增加,网状Ag/AgCl/ZnO的光催化性能先升高后降低,当银含量为1.35 wt.%时,光催化性能最好;网状Ag/AgCl/ZnO纳米复合材料在紫外光、模拟日光和太阳光照射下均具有很好的光催化性能,分别在30分钟、50分钟和120分钟可将甲基橙完降解;紫外光照射下,在三次光催化降解甲基橙循环实验中,网状Ag/AgCl/ZnO纳米复合材料均在40分钟内将甲基橙降解完全,具有很好的可重复循环利用性。