有序多孔氧化鋅石墨烯復(fù)合膜制備及性能研究.pdf

1、納米氧化鋅(ZnO)由于其獨(dú)特的性能，在光催化和太陽能電池領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。但是，較低的量子產(chǎn)率和光能利用率使納米ZnO的光催化活性不高，這限制了其高效的應(yīng)用。此外，無法高效低能分離回收光催化后的ZnO，也是一個(gè)亟需解決的問題。針對(duì)上述兩種問題，本論文利用石墨烯修飾改性納米ZnO薄膜，并提出以玻璃基片為固定納米ZnO的載體，得到固化的有序多孔ZnO薄膜及其復(fù)合膜，對(duì)其光學(xué)性能、光催化活性及使用壽命進(jìn)行研究。
　　以玻璃基片為固定載

2、體，本研究通過浸漬提拉法制備了納米ZnO薄膜，解決了納米ZnO易流失、不易回收的問題。用掃描電鏡(SEM)、X衍射射線(XRD)等手段對(duì)薄膜進(jìn)行表征，考察其光學(xué)性能和光催化活性。結(jié)果表明，納米ZnO平鋪在玻璃基板上，晶型為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，尺寸為13.6nm;在500W汞燈下，60min納米ZnO薄膜光催化降解水溶液中亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)的效率分別為87.3％和54.2％;另外，隨甲基橙溶液濃度的增大，ZnO薄膜對(duì)甲基橙的降解

3、率呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)濃度為3mg/L時(shí)，甲基橙的降解率達(dá)到最大(92.8％);使用壽命測(cè)試表明，90min回收的納米ZnO薄膜對(duì)甲基橙降解率在70％以上，光催化效果良好。
　　為提高納米ZnO薄膜的光催化活性，以聚苯乙烯(Polystyrene)為模板，通過浸漬提拉法得到有序多孔ZnO薄膜，考察該薄膜光學(xué)性能及光催化活性。與納米ZnO薄膜相比，多孔ZnO薄膜的多孔結(jié)構(gòu)增大了膜的比表面積，并加快甲基橙在材料內(nèi)部傳遞，反應(yīng)活性位

4、增多使催化活性增高;也增強(qiáng)了光吸收強(qiáng)度。500W汞燈下、90min有序多孔ZnO薄膜對(duì)甲基橙的降解率為94.7％，較納米ZnO薄膜80.2％的降解率有所提高。
　　為進(jìn)一步提高納米ZnO薄膜的光催化活性，利用石墨烯改性納米ZnO薄膜，制備了ZnO-石墨烯復(fù)合膜和有序多孔ZnO-石墨烯復(fù)合膜，用SEM、XRD等手段對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行表征，考察復(fù)合膜的光學(xué)性能、光催化活性和使用壽命。石墨烯的引入使ZnO光吸收強(qiáng)度上升，并且將光譜響應(yīng)范圍拓展

5、到可見光區(qū)，對(duì)ZnO晶型的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生影響;在500W汞燈下，90min內(nèi)石墨烯修飾的ZnO有序多孔復(fù)合膜降解甲基橙的效率最高(99.7％)，致密復(fù)合膜次之(93.5％)，納米ZnO薄膜最低(80.2％);此外，隨氧化石墨烯溶膠濃度的增加，由于石墨烯負(fù)載量不同，ZnO-石墨烯復(fù)合膜對(duì)甲基橙的降解率呈先增大后減小的趨勢(shì)。使用壽命測(cè)試表明，90min內(nèi)回收的ZnO-石墨烯復(fù)合膜降解甲基橙的效率均在90％以上，優(yōu)于ZnO薄膜70％的效