金属掺杂氧化锌的制备及其光催化性能研究开题报告

一、本课题研究内容

氧化锌作为一种高级氧化技术的催化剂，只生成水和二氧化碳没有二次污染，价廉和相关光化学、电化学性能被普遍运用在微污染水处理、太阳能行业、化妆品等行业。但是由于氧化锌内部的空穴-电子对易复合，导致光催化性能会不稳定。本课题探索在氧化锌制备过程中加入一些过渡金属或贵金属，通过对合成氧化锌的形貌特征、物相分析和对亚甲基蓝容易处理效果进行对比，对于提高光催化性能有何那帮助。

二、拟采用方法

用XRD和SEM来观察合成氧化锌的物相和形貌，用亚甲基蓝容易对比实验处理效果。由于亚甲基蓝本身不稳定性，所以每组实验都要有对比试验和空白实验。

三、实验方法

3.1实验试剂和仪器

试剂：醋酸锌，氢氧化钠，无水乙醇，去离子水，水合硝酸铝，乙酸钴，九水合硝酸铁，硝酸银，氯化锡，亚甲基蓝

仪器：电子天平，量筒，容量瓶，电热恒温箱，磁力搅拌器，机械真空泵，高压釜，高压汞灯，X射线衍射器，扫描电子显微镜，分光光度计等。

3.2实验流程图

不同金属化合物 醋酸锌 六亚甲基四胺

水热反应清洗干燥烧结

3.3实验步骤

在每组实验不仅要制备掺杂金属的氧化锌还有制备纯氧化锌，在后期测光催化性能的时候则要三个样品一起测，分别是金属掺杂氧化锌的光催化，纯氧化锌光催化和一份亚甲基蓝溶液。

标准曲线测定

配置成梯度浓度的亚甲基蓝溶液，测其吸光度并模拟线性关系曲线。

正交试验

根据相关文献得到了纳米氧化锌制备的影响因素，分别为：醋酸锌浓度、六亚甲基四胺与醋酸锌摩尔比、反应时间和温度。分别列出四个因素的三个水平，做一个四因素三水平的正交试验，得到的氧化锌处理亚甲基蓝来测其光催化性能，得到光催化性能最好的那一组并且对这一组的氧化锌进行表征。

单因素实验

根据以上的正交试验得到每个因素的最优条件，根据最优条件的范围来做单因素试验。分别称一定量的水合硝酸铝（乙酸钴、九水合硝酸铁、硝酸银、氯化锡）加入到醋酸锌水溶液中充分混合，然后在混合溶液中缓慢加入3mol/L的六亚甲基四胺溶液经过搅拌后充分混合。制备得Fe（Co，Al，Ag，Sn）与Zn离子比利分别为0%，0.5%，1.0%，3.0%，5.0%的混合物水溶液。将混合溶液置于反应釜中，分别设定温度是100℃，120℃，140℃，160℃，180℃，分别设定反应时间为8h，12h，16h，20h，24h，制备好后经过XRD物相分析，SEM型貌分析。

光催化性能

用亚甲基蓝作为显色剂。用上面所制备的金属掺杂的氧化锌和纯氧化锌处理亚甲基蓝溶液并且加上一份只有亚甲基蓝的溶液作为空白实验，并且每隔10min用针筒抽取样品离心后测其吸光度，得出结论。

最终结合实验数据分析出每种掺杂金属的最好的实验条件。