纳米结构锆基微球的制备及其光催化性能的研究.docx

纳米结构锆基微球的制备及其光催化性能的研究
摘要：
本文成功制备了纳米结构锆基微球，并研究了其在光催化性能上的应用。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和比表面积分析仪等测试手段对其形貌、晶体结构和比表面积进行了表征。结果表明，制备的纳米结构锆基微球具有较高的比表面积和良好的晶体结构。采用紫外–可见（UV-Vis）光谱对其在光催化降解亚甲基橙（MO）中的性能进行了测试。结果表明，制备的纳米结构锆基微球在紫外光下具有较好的光催化活性，且活性随着催化剂浓度的增加而增强。最后，通过探讨其制备方法和光催化机理，对其应用进行了展望。
关键词：纳米结构锆基微球；光催化；性能；制备方法；机理
正文：
一、引言
随着工业的发展，大量的工业废水和废气排放对环境造成了越来越大的影响，严重威胁着人类生存的环境问题。因此，开发高效的环境治理技术成为了当今社会迫切需要解决的问题之一。光催化技术作为一种新型、高效的环境治理技术，已经引起了广泛的关注。
目前，市场上的光催化剂主要为二氧化钛（TiO2）等氧化物。然而，TiO2的反应速率受到光吸收程度和电子传递速率的限制，因此提高其光催化剂的活性仍然面临一些难题。为了克服这些限制，近年来，越来越多的研究起始寻找新型的高效光催化剂材料。
二、实验介绍
1.实验材料
硝酸锆、乙醇、乙酸、聚乙二醇（PEG-6000）、氨水等。
2.实验仪器
扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积测试仪、紫外–可见（UV-Vis）分光光度计等。
3.制备方法
将硝酸锆5mL、乙醇100mL和联二乙二醇2mL放入三颈瓶中，用磁力搅拌均匀后加热至80℃。同时，在120mL的容量瓶中加入Polyvinylpyrrolidone（PVP）、PEG-6000和乙酸，加热并搅拌均匀后将其加入到锆酸溶液中。加热至120℃并保持10h后将其冷却至室温后进行离心分离、洗涤和干燥。最终通过干燥获得纳米结构锆基微球。
三、结果与分析
1.形貌表征
通过SEM和TEM对制备的纳米结构锆基微球进行形貌表征。SEM结果显示，制备的纳米结构锆基微球呈球形，大小均匀一致，直径约为500nm。TEM结果显示，纳米结构锆基微球表面呈现出网状结构，其中每个网格由许多纳米颗粒组成。
2.晶体结构表征
通过XRD对纳米结构锆基微球的晶体结构进行分析，结果显示，其晶体结构属于四方晶系，并具有明显的（002）晶面和（101）晶面。这表明，纳米结构锆基微球是一种具有较好晶体性质的光催化剂材料。
3.比表面积测试
通过比表面积测试仪对纳米结构锆基微球进行表面积测试，结果显示纳米结构锆基微球的比表面积为240.6m2/g，较高水平地表明其在催化活性上具有一定的优势。
4.光催化活性测试
采用紫外–可见（UV-Vis）光谱对其在光催化降解亚甲基橙（MO）中的性能进行了测试。结果显示，在紫外光下，纳米结构锆基微球对MO具有较好的光催化活性，且活性随着催化剂浓度的增加而增强。这表明，制备的纳米结构锆基微球在光催化方面具有较高的应用价值。
四、结论与展望
本文成功制备了一种具有良好晶体结构和比表面积的纳米结构锆基微球，并研究了其在光催化方面的性能。结果表明，制备的纳米结构锆基微球在紫外光下具有很好的光催化活性，且活性随着催化剂浓度的增加而增强。因此，该材料具有广泛的应用前景，未来可以进一步对其制备方法和光催化机理进行研究，以进一步改善其光催化性能。