非金属掺杂氧化锌光催化剂制备开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、研究背景和目的

氧化锌(zno)是具有直接带隙、禁带很宽的半导体物质[1]。由于具有相对较宽的禁带宽度，较高的光学透过率，大的激子束缚能等独特性质[2-4]，而成为重要的功能材料。zno作为半导体光催化剂，具有无毒性、高效性和低成本等优点得到广泛研究。但是zno禁带宽度较宽，仅能吸收紫外光，而且光生电子和空穴较容易复合，不能满足工业应用要求。大量研究证明，掺杂能够有效改变光催化剂的比表面积、颗粒大小和光催化活性等性质，掺杂合适的金属或非金属离子不仅能提高催化剂的光催化效率，而且有可能使催化剂对光的吸收范围扩展到可见光区。

本课题将尝试将c、p、n、b等非金属掺杂入zno粉体中，采用xrd、sem、icp等测试其微结构及成分，并在亚甲基蓝降解反应中测试其光催化活性。

二、纳米氧化锌的制备方法

1.燃烧合成法

燃烧法是将两种反应物溶液混合后经过加热和蒸发得到胶状物，继续加热，胶状物体系局部温度达到着火点开始燃烧，从而得到产物[5]。燃烧合成法的优点是简单、产率高、产品质量好[6],成本低。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

实验方案

1、纳米氧化锌的制备

1.1试剂与仪器无水醋酸锌（分子量183.48），氢氧化钠（分子量40），以上试剂均为分析纯，去离子水。50mL碱式滴定管，磁力搅拌器，布氏漏斗，干燥箱，马弗炉。1.2实验步骤

分别配制醋酸锌（0.1mol/L）和氢氧化钠(0.2mol/L)各50mL，室温下，将醋酸锌溶液缓慢滴加到氢氧化钠水溶液中，期间剧烈搅拌，滴加完成后继续搅拌老化2h。反应结束后将固体粉体进行过滤分离，洗涤数次后60摄氏度下烘干，即获得粉体。

正交实验

原料摩尔比（氢氧化钠：醋酸锌）

摩尔比1:1.5、1:2、1.5:1；

醋酸锌浓度0.1、0.3、0.6；

煅烧温度150，250，350；

时间：30、1h，2h

二氮掺杂纳米氧化锌的制备

1.浸渍法N掺杂（碳酸铵、尿素、盐酸胍）

将纳米ZnO加入到40mL不同浓度的碳酸铵溶液中，使碳酸铵与ZnO的摩尔比分别为0.05、0.10、0.15、0.20和0.25(分别记为0.05N-ZnO、0.10N-ZnO、0.15N-ZnO、0.20N-ZnO和0.25N-ZnO，对应为样品1～样品5)，室温磁力搅拌30min，在冷冻干燥器内充分干燥后将所得催化剂放到马弗炉中于550℃焙烧1h，冷却后取出，碾细后装入避光干燥的药剂瓶中保存。

2、样品表征

分别采用XRD、SEM、ICP等测试氧化锌以及氮掺杂氧化锌的微结构及成分。

3、光催化活性测试

3.1亚甲基蓝标准曲线的测定

1.配制100mg/L的亚甲基蓝溶液：称取0.1g亚甲基蓝，用蒸馏水溶解在烧杯中，移入1000mL容量瓶中，并稀释至刻度线。

2.用移液管分别移取亚甲基蓝标准溶液122.534mL至100mL容量瓶中，并稀释至刻度线。

3.用紫外分光光度计在664nm波长处测其吸光度，记录数据。

3.2光催化活性测定

1.配制8mg/L的亚甲基蓝溶液：称取0.008g亚甲基蓝，溶解在烧杯中，然后转移到1000mL的容量瓶中，稀释至刻度线。

2.取200mL的亚甲基蓝溶液置于1000mL的烧杯中，并加入0.2g氧化锌。在暗处搅拌30min,打开紫外灯照射，同时保持搅拌，每隔10min取样一次，总反应时间是6min，把所取样品在6000rpm下离心6min后，用紫外分光光度计测其吸光度。

3.计算其降解率R%，R%=(A0A)/A0，其中，A0、A分别为光催化前、后的吸光度。