層狀雙氫氧化物復(fù)合納米材料的制備及其性能的研究

1、目 錄摘 要11 前言32 實驗52.1實驗原料52.2實驗所用儀器52.3 泡沫鎳的預(yù)處理62.4 NF MN-LDH的制備62.5 NFZnOZnFe-LDH的制備72.5.1電沉積法制備 NFZnO72.5.2 NFZnOZnFe-LDH的制備72.6 NFZnOZnFe-LDH光催化降解酸性紅1實驗73 結(jié)果與討論83.1 NFMN-LDH的形貌及結(jié)構(gòu)表征83.1.1 NFMN-LDH的形貌表征83.1.2 NFMN-LDH的X射線粉末衍射測試93.1.3 NFMN-LDH的紫外-可見吸收光譜93.2 NFZnOZnFe-LDH的形貌及結(jié)構(gòu)表征103.2.1 NF ZnOZnFe-LD

2、H的形貌表征103.2.2 NFZnO ZnFe-LDH的X射線粉末衍射測試103.2.3 NFZnOZnFe-LDH的紫外-可見吸收光譜113.2.4 NFZnOZnFe-LDH的光電流測試123.2.5 NFZnOZnFe-LDH的XPS測試133.3酸性紅1染料的吸附-降解實驗143.3.1 NFZnOZnFe-LDH的降解性能測試143.3.2 NFZnOZnFe-LDH 穩(wěn)定性測試154 結(jié)論165 參考文獻176 致謝18層狀雙氫氧化物復(fù)合納米材料的制備及其性能的研究摘 要本論文基于氧化鋅和類水滑石（LDH）合成了一種新型可見光催化復(fù)合材料NFZnOZnFe-LDH。首先為了選出合

3、適金屬離子組成的LDH，我們選用具有多孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的金屬泡沫鎳泡沫（Ni foam，NF）作為載體，通過水熱法合成了不同金屬離子組成的NFMN-LDH（M為2價金屬陽離子，N為3價金屬陽離子），得到均勻負載在鎳泡沫表面的LDH納米片。通過SEM、XRD、UV-Vis等測試手段對所制備的NFMN-LDH進行了表征和對比，發(fā)現(xiàn)NFZnFe-LDH在結(jié)晶性及其對可見光的吸收都優(yōu)于其它金屬離子組成的NFMN-LDH，因此我們選用ZnFe-LDH來調(diào)節(jié)本身只有紫外光催化性能的ZnO光催化劑的帶隙，有效拓寬其光響應(yīng)范圍，制備可見光響應(yīng)的復(fù)合光催化劑。我們通過先電沉積后水熱的兩步合成法分別在鎳泡沫表面負載

4、了ZnO納米片和ZnFe-LDH納米片，得到在可見光波段也具有光響應(yīng)的NFZnOZnFe-LDH納米復(fù)合材料。實驗結(jié)果證明，負載了ZnFe-LDH后， ZnO對可見光的吸收效率明顯提高。最后選用水溶性染料酸性紅1為污染物模型分子，考察了NFZnOZnFe-LDH光催化降解染料的性能。光催化降解實驗結(jié)果表明， NFZnOZnFe-LDH在可見光照射下展現(xiàn)出較高的光催化活性，能更快地降解去除水中污染物。 關(guān)鍵詞：LDH，NFZnOZnFe-LDH，金屬離子，負載，光催化降解作 者：張航晨 指導(dǎo)老師：李娜君Preparation and Properties of Layered Double Hy

5、droxide-Based NanocompositesAbstractIn this assay, a new visible-light photocatalytic composite material NF ZnO ZnFe-LDH was synthesized based on zinc oxide and LDH. First, in order to select the LDH with in term of metal ions, we used Ni foam (NF) which has a porous three-dimensional network struct

6、ure as a carrier to synthesize NFMN-LDH composed of different metal ions by a hydrothermal method (M is a divalent metal cation and N is a trivalent metal cation), and LDH nanosheet uniformly supported on the surface of the Ni foam is obtained. NFMN-LDH was characterized and compared by SEM, XRD, UV

7、-Vis and other testing methods. It was found that NFZnFe-LDH has better crystallinity and visible light absorption than other metal ions. Therefore we use ZnFe-LDH to adjust the bandgap of ZnO photocatalyst which only has UV photocatalytic performance, effectively broadens its photoresponse range, a

8、nd prepare a visible light-responsive composite photocatalyst. We put ZnO nanosheets and ZnFe-LDH nanosheets on the surface of the Ni foam by two-step hydrothermal method followed by electrodeposition to obtain NFZnOZnFe-LDH nanocomposites with visible light response. The experimental results show t

9、hat after the ZnFe-LDH is loaded, the visible light absorption efficiency of ZnO is significantly improved. In the end, the water-soluble dye acid red 1 was used as a contaminant model molecule. The photocatalytic degradation of dyestuffs was investigated using NFZnO ZnFe-LDH.The results of photocat

10、alytic degradation show that NFZnO ZnFe-LDH exhibits higher photocatalytic activity under visible light to degrade pollutants more quickly.Key words: LDH, NFZnOZnFe-LDH, metal ions, support, photocatalytic degradation.Written by: HangChen Zhang Supervised by: Professor Najun Li1 前言隨著世界經(jīng)濟水平不斷提高，環(huán)境污染的

11、問題也在日益加劇。在眾多污染類型中，水污染尤其嚴重，這主要是由工業(yè)廢水的排放造成的。當(dāng)大量的含有污染物的工業(yè)廢水排入自然界中的江河湖泊，不僅嚴重影響了自然環(huán)境，而且嚴重威脅了人們的身體健康。針對嚴峻的水污染問題，目前有以下幾種處理方式：物理吸附法、化學(xué)降解法、微生物降解法、光催化降解技術(shù)等。其中，光催化技術(shù)是一種可以直接利用大自然豐富的太陽能，并且能夠高效地去除水中有機污染物，因此光催化技術(shù)被認為是一種很有前景的水污染處理方法。光催化技術(shù)關(guān)鍵在于性能優(yōu)良得半導(dǎo)體光催化材料的開發(fā)與合成，它是利用光子的能量來催化化學(xué)反應(yīng)。為了催化這些反應(yīng)，光催化劑必須高效地吸收太陽能產(chǎn)生大量電荷載體（電子-空穴對

12、），快速分離這些電荷載體以使重組最小化，并且能夠強烈地吸附反應(yīng)物以使其能夠與遷移的載流子反應(yīng)，并且具有分別適用于氧化和還原反應(yīng)價帶的能量和導(dǎo)帶能量。機理可大致描述如下：半導(dǎo)體能帶是不連續(xù)的，在價帶（VB）和導(dǎo)帶（CB）中存在一個禁帶，當(dāng)半導(dǎo)體被用能量等于或大于禁帶寬度的光照射時，價帶上的電子被激發(fā)，發(fā)生躍遷進入導(dǎo)帶，同時在價帶上生成相應(yīng)的電子（e-）-空穴（h+）對1。光催化技術(shù)還具有以下優(yōu)點：（1）水中污染物的有機成分可以被完全分解為H2O 、CO2 等，污染物中的無機成分能夠被催化反應(yīng)為無害的物質(zhì)；（2）不需要其他物質(zhì)作為電子受體；（3）性能良好的半導(dǎo)體光催化劑具應(yīng)具有價格低廉、無毒無害、

13、穩(wěn)定性良好以及可以重復(fù)利用等特點；（4）利用無窮無盡的太陽能作為光源激活光催化劑；（5）光催化劑的結(jié)構(gòu)比較簡單、催化反應(yīng)的條件易于控制、具有一定的氧化能力、無二次污染2。但是光催化技術(shù)也存一定的限制條件。首先，目前大多數(shù)光催化材料只在紫外光部分存在相應(yīng)，只能對較窄范圍內(nèi)的紫外光進行吸收，這嚴重影響了光催化效率，增加了光催化劑的用量和成本。其次，光催化劑容易在水中流失，難以回收進行反復(fù)利用，解決此問題也成為研究重點之一。近年來，2D超薄納米片光催化劑已經(jīng)成為非常有前景的新型半導(dǎo)體光催化劑2-5，它含有大量氧空位（VO）作為其表面缺陷，從具有隨著光催化劑的厚度接近原子級（即，約1 nm）6配位不飽

14、和金屬位點的濃度隨之逐漸增加的特點。通過2D方法進行的缺陷工程可以為反應(yīng)物吸附提供新的活性位點，并且還可以通過縮小帶隙來增強可見光吸收，以此提高光催化活性。例如，F(xiàn)rei、Hashimoto以及他們的同事介紹了二氧化硅上的Ti/Zr/Cr-O-Cr/Co/Cu/Sn等異核單元，它們具有吸收較深可見光發(fā)色團的金屬間的電荷轉(zhuǎn)移（MMCT）吸收帶。7-10 層狀雙氫氧化物（LDHs）代表一類新的基于MMCT的體系11的材料。 LDH是由相互關(guān)聯(lián)的MO6八面體構(gòu)成，通式為：M2+ 1x M3+ x (OH)2q+ (An )q/n yH2O （其中M2 + = Mg2 +，Co2 +，Ni2 +，Cu

15、2 +或Zn2+; M3 + = Al3 +或Cr3 +；An-是位于片間的平衡電荷的陰離子）。通過合成只有幾納米厚的LDH納米片，可以容易地在納米片的表面及邊緣上產(chǎn)生氧空位。由于其易于控制的金屬陽離子組成和厚度，可以使缺陷工程和帶隙相互協(xié)調(diào)，因此在光催化應(yīng)用領(lǐng)域具有良好的前景12-15。本論文合成了一種新型可見光催化復(fù)合材料NFZnOZnFe-LDH。我們通過先電沉積后水熱的兩步合成法分別在鎳泡沫表面負載了ZnO納米片和ZnFe-LDH納米片，得到光的吸收性能較高的NFZnOZnFe-LDH納米復(fù)合材料。最后通過對比NFZnO和NFZnOZnFe-LDH降解酸性紅1的能力，證明其在水中具有可

16、見光催化性能，可以用于降解水中的染料。NFZnOZnFe-LDH的合成流程示意圖如Scheme 1所示：Scheme 1 NFZnOZnFe-LDH的合成流程圖2 實驗2.1實驗原料表1 本論文中所用藥品及試劑藥品名稱生產(chǎn)廠家九水合硝酸鐵（Fe(NO3)3 9H2O）（分析純）上海阿拉丁生化股份有限公司九水合硝酸鋁（Al(NO3)3 9H2O）（分析純）上海阿拉丁生化股份有限公司九水合硝酸鉻（Cr(NO3)3 9H2O）（分析純）上海阿拉丁生化股份有限公司六水合硝酸鋅（Zn(NO3)3 6H2O）（分析純）國藥集團化學(xué)試劑有限公司無水硫酸鈉（NaSO4）（分析純）梯希愛化成工業(yè)發(fā)展有限公司無水

17、甲酸鋅（Zn(COOH)2）（分析純）梯希愛化成工業(yè)發(fā)展有限公司酸性紅1（分析純）梯希愛化成工業(yè)發(fā)展有限公司泡沫鎳（Ni foam）梯希愛化成工業(yè)發(fā)展有限公司 2.2實驗所用儀器表2 本論文中所用的實驗儀器儀器名稱型號X射線衍射分析儀（XRD）X Pert-Pro MRDX射線光電子能譜儀（XPS）ESCALAB MK II掃描電子顯微鏡（SEM）Hitachi S-4700紫外-可見分光光度計UV-Vis UV-3600CHI660電化學(xué)工作站CHI660E數(shù)控超聲波清洗器KQ3200DB2.3 泡沫鎳的預(yù)處理首先預(yù)處理實驗中作為載體的泡沫鎳。剪好3片長寬比為1：2的泡沫鎳放入燒杯中，先用適

18、量超凈水清洗兩次，移取5 ml鹽酸注入燒杯，加入45 ml蒸餾水將其稀釋10倍。用超聲儀超聲將鹽酸中的泡沫鎳超聲30 min以除去泡沫鎳表面的氧化鎳，然后倒掉稀鹽酸。并用超純水將泡沫鎳洗滌2次后,將其放入50 ml的95 %乙醇再次超聲30 min。將處理好的泡沫鎳放入烘箱烘干。2.4 NF MN-LDH的制備首先，準備一只干燥潔凈的50ml燒瓶，向其中加入磁子。先后稱取分析純九水合硝酸鐵0.4039 g（0.001 mol）、六水合硝酸鋅0.5950 g（0.002 mol）和尿素0.7206 g（0.0012mol）加入其中，再加入10 ml超純水?dāng)嚢? min使其混合均勻。將該燒瓶鏈接冷

19、凝管置于油浴攪拌器中，接通冷凝水在恒溫100 條件下加熱回流24 h。關(guān)閉集熱式磁力攪拌器，將溶液冷卻至室溫關(guān)閉冷凝水，并取下冷凝管，得到ZnFe-LDH前驅(qū)體。重復(fù)上述步驟，制備不同金屬離子組分的MN-LDH前驅(qū)體（M為+2價金屬陽離子，N為+3價金屬陽離子）將反應(yīng)物中的金屬鹽更換為其他組分投料比皆為1：2）：（九水合硝酸鋁0.3751 g和六水合硝酸鋅0.5950 g、九水合硝酸鉻0.4150 g和硝酸鋅0.5950 g）獲得ZnAl-LDH、ZnCr-LDH前驅(qū)體。將烘干后的泡沫鎳依次放入3只反應(yīng)釜中，并用移液槍各加入32 ml超純水用13號對反應(yīng)釜進行編號，向1號反應(yīng)釜中加入上步中制備

20、好的ZnFe-LDH前驅(qū)體2 ml。向2號反應(yīng)釜中加入2 ml ZnAl-LDH前驅(qū)體，向3號反應(yīng)釜中加入2 ml ZnCr-LDH前驅(qū)體，將其均配成體積為35ml的溶液。將反應(yīng)釜置于烘箱內(nèi)在160 下恒溫加熱24 h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜冷卻至室溫，打開反應(yīng)釜，將溶液轉(zhuǎn)至3只50 ml離心管中，并用13號（與反應(yīng)釜對應(yīng)）命名3只離心管，以超純水洗滌三次（7500轉(zhuǎn)速下離心15分鐘），最后獲得純凈的ZnFe-LDH、ZnAl-LDH和ZnCr-LDH樣品，將其置于烘箱中干燥。依次取出3片泡沫鎳，放入3只15ml離心管中，加入適量超純水超聲5 min重復(fù)兩次，得到NFZnFe-LDH、NFZnA

21、l-LDH和NFZnCr-LDH樣品，將其置于烘箱中進行干燥。2.5 NFZnOZnFe-LDH的制備NFZnOZnFe-LDH的制備主要分為兩步，第一步通過電沉積法制備NFZnO。第二步通過水熱合成法將ZnFe-LDH負載到NFZnO表面得到NFZnOZnFe-LDH。2.5.1電沉積法制備 NFZnO2.59 g Zn(COOH)2（0.017 mol）和4.958 g Zn(NO3)26H2O（0.017 mol），用容量瓶配成100 ml溶液。在三電極體系下（對電極為鉑絲，參比電極為甘汞電極，工作電極為泡沫鎳）先加-1.3 V電壓，在85 下通電10 s，然后加-1 V電壓持續(xù)200

22、s，沉積兩次，得到NFZn(OH)2。取出泡沫鎳烘干，將其在350 氬氣保護條件下煅燒1 h（升溫速率為2 /min），最后得到NFZnO。2.5.2 NFZnOZnFe-LDH的制備將制備好的NFZnO放入反應(yīng)釜，用移液槍向反應(yīng)釜中移取32 ml超純水和3 ml ZnFe-LDH前驅(qū)體，將其配成35 ml的溶液。將反應(yīng)釜置于烘箱內(nèi)在160 下恒溫加熱24 h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜冷卻至室溫，打開反應(yīng)釜，取出NFNiFe-LDH，放入15 ml離心管中，加入適量超純水超聲5 min重復(fù)兩次，得到純凈的NFNiFe-LDH，將其置于烘箱中進行干燥。2.6 NFZnOZnFe-LDH光催化降解酸性

23、紅1實驗首先配制500 ppm的酸性紅1溶液，量取0.05 g的酸性紅1用100 ml的容量瓶配制成濃度為500 ppm的酸性紅1溶液，然后移取濃度為500 ppm的酸性紅1溶液溶液用10ml轉(zhuǎn)移至100 ml的容量，將其稀釋10倍，獲得50 ppm的酸性紅1溶液。在兩個100 ml的燒杯中各移取50 ml的酸性紅1溶液，分別向兩只燒杯中的溶液中加入12片NFZnOZnFe-LDH和NFZnO，隨后避光攪拌30 min進行吸附（基本達到平衡）。溶液達到平衡后，從兩組燒杯中分別移取3 ml的溶液作為樣品。取樣完成后,開始進行光催化測試，使用氙燈對溶液進行照射，然后每隔10 min取一次樣品，直到

24、裝有NFZnFe-LDH的燒瓶中的酸性紅1染料幾乎完全降解，液體變?yōu)榍宄和该?。之用紫外可見分光分光度計測出水溶液樣品中殘留酸性紅1的吸光強度，并通過標(biāo)準濃度工作曲線計算出對應(yīng)樣品中殘留酸性紅1染料分子的濃度，根據(jù)其結(jié)果畫出光催化降解曲線圖。3 結(jié)果與討論本實驗首先合成了三組不同金屬離子組分的NFMN-LDH并進行了表征和對比，根據(jù)結(jié)果選擇ZnFe-LDH作為原料合成來合成光催化材料NFZnOZnFe-LDH。然后對NFZnOZnFe-LDH進行了SEM、XRD、UV-Vis等表征。最后考察了NFZnONiFe-LDH對水中污染物的光催化降解性能。3.1 NFMN-LDH的形貌及結(jié)構(gòu)表征3.1.

25、1 NFMN-LDH的形貌表征從SEM圖（圖1）可以看出，不同金屬離子組成的LDH可均勻負載到泡沫鎳上并呈現(xiàn)薄片狀。這種形貌與單純的LDH粉末相比，其比表面積得到了明顯的提高，這可以為其作為光催化材料吸附和降解污染物提供更多與污染物分子的接觸面積和催化活性位點。而不同金屬離子組成的LDH，其形貌也有一定的變化。相比之下，NFZnFe-LDH的納米片最薄，孔洞結(jié)構(gòu)最為豐富。圖1 NFMN-LDH的SEM照片（左欄為放大圖，右欄為全貌圖）3.1.2 NFMN-LDH的X射線粉末衍射測試X射線粉末衍射可表征NFMN-LDH材料的規(guī)整性、結(jié)晶度及晶胞參數(shù)等。圖2為三種不同金屬離子組成的NFMN-LDH

26、材料的XRD譜圖。從圖中可以看出，每種NFMN-LDH都展現(xiàn)出LDH特有的003, 006, 009等特定晶面的衍射峰，這說明所制備的NFMN-LDH結(jié)構(gòu)正確，且結(jié)晶度高，規(guī)整性好。圖2不同金屬離子組成的NFMN-LDH的XRD圖3.1.3 NFMN-LDH的紫外-可見吸收光譜為了篩選出可見光吸收性能最佳的LDH用于制備光催化復(fù)合材料，這里我們對已合成的3種不同金屬離子組成的LDH在200800 nm之間的紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）進行了測試。由圖3可以發(fā)現(xiàn)，ZnFe-LDH在300-600 nm波段均有較強的吸收，而且明顯優(yōu)于另外兩種不同金屬組分的LDH。ZnCr-LDH和ZnAl-

27、LDH雖然也呈現(xiàn)一定強度的吸收，但吸收分布不均勻，吸收強度也較弱。因此，我們選擇ZnFe-LDH來制備復(fù)合光催化材料。 圖3 不同金屬離子組成的NFMN-LDH的紫外-可見吸收光譜圖3.2 NFZnOZnFe-LDH的形貌及性能測試3.2.1 NF ZnOZnFe-LDH的形貌表征我們分兩步合成NFZnONiFe-LDH。從圖4中的SEM照片我們可以看到，通過電沉積法負載到鎳泡沫表面的ZnO也呈現(xiàn)多孔納米片狀，且分布較為均勻。而進一步通過水熱法負載的ZnFe-LDH仍舊保持納米薄片的形貌，并與ZnO納米片緊密結(jié)合，均勻分布在鎳泡沫表面。NFZnONiFe-LDH整體呈現(xiàn)納米片交錯堆積而成的網(wǎng)絡(luò)

28、孔洞結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積。這為其后續(xù)的吸附并降解水中污染物分子提供了非常有利的條件。圖4 NFZnO和NFZnONiFe-LDH的SEM照片 3.2.2 NFZnO ZnFe-LDH的X射線粉末衍射測試 圖5 NFZnO ZnFe-LDH的XRD圖為了進一步確定ZnFe-LDH在NFZnO上負載成功，我們對比了NFZnO ZnFe-LDH、NFZnO和ZnFe-LDH的X射線粉末衍射譜圖。從圖5所展示的特征峰可以看出，NFZnO ZnFe-LDH樣品中同時出現(xiàn)了ZnO及ZnFe-LDH的特征峰，以及泡沫鎳基底的特征峰。說明實驗中ZnFe-LDH在NFZnO上負載成功并得到NFZnO ZnF

29、e-LDH。3.2.3 NFZnOZnFe-LDH的紫外-可見吸收光譜為了研究ZnFe-LDH對ZnO光吸收范圍的調(diào)節(jié)作用，我們對比測試了NFZnO和NFZnOZnFe-LDH的紫外-可見吸收光譜（如圖6所示）。從圖中可以明顯地發(fā)現(xiàn)，NFZnO只在紫外區(qū)有一定的吸收，而NFZnO ZnFe-LDH的吸收邊則明顯紅移至波長約為550 nm，在可見光區(qū)域的響應(yīng)變寬，這說明NFZnOZnFe-LDH在太陽光照射下對光的吸收和利用效率將會明顯提高。這同時也證明了加入ZnFe-LDH確實會對NFZnO的光吸收過程產(chǎn)生重要的影響。這可能是由于ZnFe-LDH納米片和ZnO納米片之間的緊密堆積形成類似異質(zhì)結(jié)

30、的結(jié)構(gòu)，復(fù)合物NFZnOZnFe-LDH的帶隙較ZnO變窄，光譜吸收范圍較ZnO變寬，因此，將ZnFe-LDH負載在NFZnO上得到的NFZnO ZnFe-LDH更容易被可見光激發(fā)，在太陽光照射下的光催化活性將大大提高。圖6 NFZnO和NFZnO ZnFe-LDH的紫外-可見吸收光譜圖3.2.4 NFZnOZnFe-LDH的光電流測試圖7 NFZnO ZnFe-LDH的光電流圖為了進一步證明NFZnOZnFe-LDH的可見光催化活性，我們用氙燈光源對NFZnO ZnFe-LDH進行了光電流測試，并與NFZnO進行了對比。圖7為可見光照射下NFZnO和NFZnO ZnFe-LDH光電流測試結(jié)果

31、圖。由圖中可以看出，當(dāng)在NFZnO上負載了ZnFe-LDH后，對應(yīng)的光電流強度比負載前增大了5倍，即從0.025 mA/cm2增加到0.125 mA/cm2。這可能是由于NFZnOZnFe-LDH在可見光照射下更易受激發(fā)而發(fā)生光生電子-空穴對的分離，并且光生電子更易被及時遷移，從而產(chǎn)生更強的光電流。3.2.5 NFZnOZnFe-LDH的XPS測試從圖8中XPS的結(jié)果可知，NFZnOZnFe-LDH表面含有Zn、Fe、N、O、C元素（圖8a）。在圖8b中存在著結(jié)合能在1021.9 eV和1044.8 eV的吸收峰，分別對應(yīng)于Zn2p3/2軌道的吸收峰和Zn 2p1/2軌道的吸收峰。圖8c中存在

32、著結(jié)合能在 711.1 eV 和724.5 eV的吸收峰，分別歸屬于Fe 2p3/2和Fe 2p1/2軌道的吸收峰。圖8d是O 1s軌道的吸收峰，結(jié)合能在532.1 eV、531.1 eV和529.5eV的吸收峰分別對應(yīng)于C-O、Zn-O和O-H的吸收峰。因此，通過XPS譜圖可以進一步證明，ZnFe-LDH已經(jīng)負載到NFZnO表面，這與SEM和XRD的結(jié)果是一致的。圖8 NFZnO ZnFe-LDH的XPS譜圖3.3酸性紅1染料的吸附-降解實驗3.3.1 NFZnOZnFe-LDH的降解性能測試 本論文采用可見光照射降解酸性紅1溶液來考察NFZnO和Ni NFZnOZnFe-LDH的光催化性能

33、。圖9為所制備光催化材料對酸性紅1的吸附-光催化降解曲線。首先，材料在溶液中避光攪拌30 min以基本達到吸附平衡，然后在氙燈光源照射下開始對酸性紅1降解效率的測試。從圖中酸性紅1的濃度隨時間的變化情況可以看出，NFZnOZnFe-LDH的吸附能力明顯強于NFZnO，這與材料的比表面積有直接的關(guān)系，負載ZnFe-LDH納米薄片之后，其比表面積進一步得到提升。而之后的降解曲線可以看出，負載了ZnFe-LDH后，NFZnOZnFe-LDH對酸性紅1的降解去除能力也要強于NFZnO，這可能是因為ZnFe-LDH的復(fù)合拓寬了光催化材料對可見光的吸收和利用，從而提高了光能的轉(zhuǎn)化效率即光催化活性，對酸性紅

34、1的降解速率加快。從圖中結(jié)果可以看到，負載了ZnFe-LDH后的NFZnOZnFe-LDH降解酸性紅1的速率提升為NFZnO的兩倍。圖9 NFZnOZnFe-LDH對酸性紅1（50 ppm，50 mL）的吸附-光催化降解曲線3.3.2 NFZnOZnFe-LDH 穩(wěn)定性測試本論文采用重復(fù)降解實驗對NFZnOZnFe-LDH光催化材料的穩(wěn)定性進行評估。圖10是三次重復(fù)降解酸性紅1溶液的實驗曲線。通過三次相同時間下對初始濃度相同的酸性紅1溶液的光催化降解實驗效果來研究所制備的光催化材料NFZnOZnFe-LDH的降解穩(wěn)定性。從圖中可以看出，NFZnOZnFe-LDH的降解性能較為穩(wěn)定，第三次的降解

35、率約為第一次的90%。 圖10 NFZnOZnFe-LDH的降解循環(huán)曲線4 結(jié)論本論文基于氧化鋅和類水滑石（LDH）合成了一種新型可見光催化復(fù)合材料NFZnOZnFe-LDH。通過電沉積法負載到鎳泡沫表面的ZnO呈現(xiàn)多孔納米片狀，且分布較為均勻,而進一步通過水熱法負載的ZnFe-LDH保持納米薄片的形貌，并與ZnO納米片緊密結(jié)合，均勻分布在鎳泡沫表面。負載了 ZnFe-LDH之后的NFZnO ZnFe-LDH的吸收在可見光區(qū)域的響應(yīng)變寬，不僅增強了材料的吸附能力，還提高了光催化劑降解水中污染物的能力。5 參考文獻1 申玉芳, 龍飛, 鄒正光. 半導(dǎo)體光催化技術(shù)研究進展J. 材料導(dǎo)報, 2006

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