【正文】 ，Ct為甲基橙溶液末態(tài)濃度。所以在本實(shí)驗(yàn)設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)投加量為200mg時，達(dá)到最佳降解效率。主要原因如下：納米粒子表現(xiàn)出顯著量子尺寸效應(yīng)，主要表現(xiàn)在導(dǎo)帶和價帶變成分立能級，能隙變寬，價帶電位變得更正，導(dǎo)帶電位變得更負(fù)，這使得光生電子空穴具有更強(qiáng)的氧化還原能力，提高了半導(dǎo)體光催化氧化污染物的活性；納米粒子的表面積很大，這大大增加了半導(dǎo)體吸附污染物的能力，且由于表面效應(yīng)使粒子表面存在大量的氧空穴，以至反應(yīng)活性點(diǎn)明顯增加，從而提高了光催化降解污染物的能力。其研究結(jié)論如下：℃，Zn2+，碳酸鈉與硫酸鋅的配比為2:1，前驅(qū)體分解溫度為300℃時制得了5070nm的納米ZnO粒子。致 謝本文是在崔德生老師的悉心指導(dǎo)下完成的。6 劉建本, 陳上, 吳竹青等. 納米氧化鋅水凝膠的紫外可見光特性. 精細(xì)化工, 2002, 19(2):9394。15 朱明華, 胡坪. 儀器分析. 高等教育出版社. 2008:289314。其導(dǎo)致的結(jié)果是，一些“納米晶體”的形成。此外，氧化鋅塊狀晶體是一種上述設(shè)備的基板。多孔納米固體和傳統(tǒng)的多孔材料的主要區(qū)別如下：首先，多孔納米固體由表面許多的毛孔和渠道組成納米粉體的表面，因此它的反應(yīng)活性要比傳統(tǒng)的多孔材料要高得多。同時，℃/min速度升溫，四個反應(yīng)釜依次升至150℃,175℃,200℃,275℃，并保溫180分鐘?！?min。通過S520型掃描電子顯微鏡設(shè)定加速電壓為20千伏及放大比例分別為1000,2000,10000和20000，對樣品的形貌進(jìn)行了觀察?？梢钥闯?，在圖2中強(qiáng)度峰（002），（102）和（103）明顯下降。很明顯，當(dāng)水中ZnO納米粒子分布不均勻，溫度就成為了“自組裝的關(guān)鍵因素”中的主導(dǎo)因素。在高溫高壓的條件下，如果水分布不均勻分布，那么ZnO納米粒子趨于向水豐富的區(qū)域富集。而且，樣品S2的發(fā)光強(qiáng)度也比樣品S3的大。從圖5發(fā)現(xiàn)不能在樣品S5，S6和S7中觀察到“自我組裝過程”。圖7是樣品S5的TEM照片。很明顯，各種溶液對ZnO多孔納米固體的孔徑，孔體積和表面積。溶液 種類，熱壓的溫度和壓力對樣品的孔徑，空體積和表面積都有很大影響。這種現(xiàn)象是制造納米器件可能是有價值的。為了比較溶劑的作用我們在試驗(yàn)中使用了去離子水，無水乙醇，異丙醇和二甲基甲酰胺四種溶劑。這些數(shù)據(jù)表明，隨著溫度的增加，樣品的孔徑和空體積減少，相應(yīng)的表面積減少。從上可以看出，若ZnO納米粒子在水中分布均勻就可以得到多孔的納米ZnO。顯然，納米氧化鋅在紫外光下的發(fā)光強(qiáng)度是相當(dāng)薄弱的。這種現(xiàn)象表明，一個具有多孔結(jié)構(gòu)的納米固體只有在一些特定的條件下才可以得到。此外，在S3納米ZnO樣品中幾乎都是球形，且存在許多圓孔。納米ZnO的XRD圖譜（c）和樣品S3（a）的XRD圖譜幾乎沒有區(qū)別。分別在四個燒杯中加入去離子水，無水乙醇，異丙醇和DMF四種不同的溶劑，獲得的產(chǎn)物為S11，S12，S13，S14。最后，濕氧化鋅納米粒子迅速安裝到3個釜中。攪拌五分鐘后，氧化鋅納米粒子很快就被安裝到四個反應(yīng)釜上（反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)如圖1所示）。據(jù)我們所知，從納米固體研發(fā)至今還沒有關(guān)于自組裝多孔納米ZnO的報(bào)道。ZnO是一種具有寬禁帶間隙的半導(dǎo)體，氧化鋅的激子結(jié)合能高達(dá)60meV，所以它是制造紫外發(fā)光二極管和激光器的理想材料之一。附錄 A自組裝納米ZnO的制備及多孔納米ZnO固體的表征摘 要溶劑熱分解法是新型自組裝多孔納米ZnO制備的一種獨(dú)特方法，它有納米ZnO的前驅(qū)體和多種溶劑作為出發(fā)點(diǎn)。13 丁士文, 張紹巖, 劉淑娟等. 直接沉淀法制備納米ZnO及其光催化性能. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 10(18):10151018。4 Wang Z L. Nanostructures of Zinc Oxide . Materials Today. 2004, 6:2633。， 110℃到350℃%，與Zn5(CO3)2(OH)%基本相近，表明350℃左右時Zn5(CO3)2(OH)6完全分解。 53 結(jié) 論本文通過熱分解法制備了球形ZnO納米顆粒，討論了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、攪拌、Zn2+的初始濃度、碳酸鈉與硫酸鋅的配比以及前驅(qū)體堿式碳酸鋅的焙燒溫度等因素對尺寸分布的影響。圖47不同溫度下焙燒生成的ZnO粉體的光催化效率曲線，從圖中可以看出，隨著焙燒溫度的升高，粉體的光催化降效率呈下降趨勢。如果催化劑量太少，光源產(chǎn)生的光子能量不能被充分利用，致使反應(yīng)速率慢；而催化劑過多，會引起溶液對光散射，影響溶液的透光率，將減慢反應(yīng)的速度，也將增加成木，所以適當(dāng)投加量才能得出最佳結(jié)果。A= C甲基橙圖42 甲基橙標(biāo)準(zhǔn)曲線其中C苯酚為甲基橙濃度，A為吸光度。而如果選擇適當(dāng)?shù)姆@劑，使氧空位來俘獲電子獲空穴，復(fù)合過程就會受到抑制，隨即氧化還原反應(yīng)就會發(fā)生。7H2O和Na2CO3為原料制備納米ZnO的機(jī)理，簡述了針對反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、Zn2+濃度、nZn：nNa和前驅(qū)體焙燒溫度進(jìn)行了五組平行對照試驗(yàn)；2對制得的納米ZnO使用XRD、SEM、紅外分光光度計(jì)和熱重分析儀進(jìn)行了表征；3討論了攪拌方式、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、Zn2+濃度、nZn：nNa和前驅(qū)體焙燒溫度對粒徑的影響第5章 光催化性能及其影響因素的研究 光催化實(shí)驗(yàn) 藥品與儀器納米ZnO(自制)，甲基橙（分析純）。溶液達(dá)到一定的過飽和度后，瞬間可產(chǎn)生大量的晶核。 攪拌方式的影響超細(xì)粉體制備過程是新相的晶核形成及生長過程，保證瞬間達(dá)到分子級的均勻即實(shí)現(xiàn)微觀混合，才能反應(yīng)器中過飽和度的非均勻行，使產(chǎn)品性能盡可能一致，所以在制備過程中應(yīng)采取充分?jǐn)嚢琛D312 前驅(qū)體Zn5(CO3)2(OH)6的TGDTA曲線堿式碳酸鋅的分解主要反應(yīng)方程式是： Zn5(CO3)(OH)6→5ZnO+2CO2+3H2O (31)理論失重率為(2*CO3+3*H2O)/Zn5(CO3)2(OH)6=%，%。隨著焙燒溫度的提高427cm1處ZnO振動的特征峰加強(qiáng)，1527cm1處的C=O振動特征峰和1449cm1382cm1處的CO振動特征峰強(qiáng)度變小，直至消失說明前驅(qū)體中的CO32在高溫下分解為CO2排出體系，3450cm1處OH振動特征峰隨溫度升高強(qiáng)度減弱，說明前驅(qū)體中OH1在高溫下分解成水排出體系。比較圖3圖35和圖36，可以看出隨著焙燒溫度的提高，球形的納米ZnO團(tuán)聚成塊狀，粒徑明顯變大，分布不均勻，在700℃高溫下燒結(jié)成陶瓷狀。由最上邊的電子槍發(fā)射出來的電子束，經(jīng)柵極聚焦后，在加速電壓的作用下，經(jīng)過二至三個電磁透鏡所組成的電子光學(xué)系統(tǒng)，電子束會聚成一個細(xì)的電子束聚焦在樣品表面。 d=(32) 式中d為材料的尺寸，λ為波長，β因顆粒細(xì)化而引起的寬化，θ為掠射角。通過X射線衍射還可以測定顆粒的大小。具體升溫曲線如圖所示：圖31 燒結(jié)升溫曲線圖 ，將Na2CO3溶液放置在磁力加熱攪拌器上，加熱至80℃，在強(qiáng)烈攪拌下，以恒定速率將ZnSO4溶液用滴液漏斗加入Na2CO3溶液中，、然后自然冷卻抽濾，將濾餅在80℃下干燥1小時即得到前驅(qū)體Zn5（CO3）2（OH）6。 ZnSO4 本章小結(jié)1簡單介紹了直接沉淀法、均勻沉淀法、水熱合成法、溶膠凝膠法、液相沉淀熱分解法、脈沖激光沉積法、分子束外延法和霧化熱分解法的納米ZnO物理化學(xué)制備方法；2由于液相沉淀熱分解法具有設(shè)備簡單、條件易于控制、制得粒子粒徑小等優(yōu)點(diǎn)故使用該方法，并且確定了使用Zn5(CO3)2(OH)6為前驅(qū)體。其中液相沉淀一熱分解法能夠控制所得粉末的形貌和粒度，成本低，分散性好，易于工業(yè)化，前景廣闊。以堿式碳酸鋅為前驅(qū)體，其反應(yīng)機(jī)理如下：硫酸鋅解離：ZnSO4→Zn2++SO42 (213)碳酸鈉解離：Na2CO3→2Na++CO32 (214)堿式碳酸鋅的形成：5Zn2++2CO32+OH→Zn5(CO3)2(OH)6 (215)氧化鋅的形成：Zn5(CO3)2(OH)6→5ZnO+2CO2+3H2O (216)圖23 液相沉淀熱分解法工藝流程圖 物理方法 (PDL)。預(yù)燒后也可以用激光輻照，以獲得更好的性能。這種方法目前還僅停留在研究開發(fā)階段，存在的問題主要是工藝設(shè)備復(fù)雜，成本較高，但被認(rèn)為是一種很有產(chǎn)業(yè)化潛力的方法。H2O (23)OH1的生成：NH3直接沉淀法操作簡便易行，對設(shè)備、技術(shù)需求不高，有良好的化學(xué)計(jì)量性，成本較低，被國內(nèi)外許多研究者以及生產(chǎn)廠家所采用。前文己經(jīng)提及，不同形態(tài)、性質(zhì)的納米ZnO其光催化活性也不同，所以選用不同的制備方法，將會得到光催化活性各異的納米ZnO。通過改變反應(yīng)物濃度、反應(yīng)體系配比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、前驅(qū)體焙燒溫度制備了粒徑小、純度高、分布均勻的ZnO納米顆粒。 發(fā)光性能納米ZnO在短波長紫外光激發(fā)下會發(fā)射出 380nm左右的紫外光和550nm左右的綠光。而帶正電荷的空穴則可以直接奪取有機(jī)物中的電子而將之氧化。世界上首次發(fā)現(xiàn)具有壓電效應(yīng)ZnO納米結(jié)構(gòu)的wang指出ZnO最重要的三點(diǎn)性質(zhì)是[4]：(l)，大的激發(fā)能60meV的半導(dǎo)體材料，由于近紫外區(qū)發(fā)射和透明電導(dǎo)性所以具有重要的應(yīng)用。具體的說當(dāng)超微顆粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時，周期性的邊界條件將被破壞，會呈現(xiàn)出以下一些特殊的性質(zhì)：(1)特殊的光學(xué)性質(zhì)納米ZnO具有的新光學(xué)特性主要表現(xiàn)在：①寬頻帶強(qiáng)吸收；②吸收帶藍(lán)移現(xiàn)象；③顯現(xiàn)出發(fā)光現(xiàn)象。纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的基本性能如下表13所示。 納米ZnO研究進(jìn)展目前國內(nèi)外關(guān)于納米ZnO的研究報(bào)道很多,日本、美國、德國、韓國等都做了很多工作。之后日、美、德、韓等國相繼開始用各種物理化學(xué)方法制備納米ZnO粒子。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 II 第2章 緒論 課題背景 納米技術(shù)是 20 世紀(jì) 80 年代末、90 年代初逐步發(fā)展起來的前沿性、交叉性的新興學(xué)科，它是在納米尺度（1~100 nm 之間）上研究物質(zhì)（包括原子、分子）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。近年來，對納米技術(shù)與納米材料的研究和應(yīng)用取得了引人注目的成就。目前納米ZnO已經(jīng)廣泛運(yùn)用在傳感器、催化劑等領(lǐng)域。表11 國外納米ZnO的研究現(xiàn)狀單位原料制備方法粒徑，nm報(bào)道時間Techol Univ 鋅的乙酞絡(luò)合物氣相合成法1261361983Shisedo 鋅鹽水溶液，陽離子表面活性劑液相法8101987Mitsubishi Corp鋅鹽水溶液液相法20501992Honjo Chemical CorpZnO漿料，CO2（g）氣液反應(yīng)合成法701985Nikko Aen Zn，O2（g）CVD法10201988Tohoku UnivZn（NO3）2噴霧熱解法101001992Tokia UnivZnCl2，（CH2）6N4均勻沉淀法10001992Techol Inst鋅的醇鹽水解法401986PCTI ppl鹵化鋅熱分解法1001993Gamouwealth Univ鋅鹽激光誘導(dǎo)CVD101001994. niv.Zn(Ac)2或Zn（N