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溶胶-凝胶制备ZnO粉体及其光催化性能研究
摘要：本研究针对溶胶-凝胶法制备的ZnO纳米粉体进行了光催化性能的研究。通过改变溶胶-凝胶制备ZnO的工艺参数，调节了ZnO粉体的晶粒大小及形貌，进一步研究了其对亚甲基蓝模拟废水的光催化性能。结果表明，溶胶-凝胶法制备的ZnO纳米粉体具有较好的光催化性能，并对模拟废水中的亚甲基蓝有较高的降解效果。本研究为进一步提高ZnO的光催化性能提供了重要的参考。
关键词：溶胶-凝胶法、ZnO纳米粉体、光催化性能、亚甲基蓝
引言：水污染已成为世界各国面临的严重问题之一，其中有机染料是造成水污染的主要因素之一。光催化氧化技术因其高效、环境友好等特点被广泛应用于有机废水处理中，该技术通过半导体光催化剂吸收可见光或紫外光，产生氧化剂与有机废水中的有机物发生反应，降解有机废水中的有机物。ZnO作为一种优异的光催化剂，因其低成本、环境友好等特点受到广泛关注。因此，研究ZnO纳米材料的制备方法及其光催化性能对于解决水污染问题具有重要意义。
实验方法：本实验采用溶胶-凝胶法制备ZnO纳米粉体。将硝酸锌和氢氧化钠以一定的摩尔配比溶解在乙醇中，通过控制溶液的pH值、温度、通风时间等参数，使其逐渐凝胶形成ZnO胶体，然后将其干燥、煅烧得到ZnO粉体。改变溶胶-凝胶制备过程中的工艺参数，可以调节ZnO粉体的晶粒大小和形貌。
结果与讨论：通过扫描电子显微镜（SEM）观察ZnO粉体的形貌发现，随着溶胶-凝胶制备过程中pH值从7调节至11，ZnO粉体的晶粒大小从10nm逐渐增大到100nm。随着煅烧温度从400℃增加到800℃，ZnO粉体的晶粒变得更加均匀，表面形貌更加光滑。
此外，我们进一步研究了溶胶-凝胶法制备的ZnO粉体对模拟废水中亚甲基蓝的光催化性能。通过紫外-可见光光谱分析，发现在一定的光照下，ZnO粉体可以吸收光照产生电子空穴对，并在废水中产生氢氧自由基，从而将亚甲基蓝降解为无机物。
结论：本研究采用溶胶-凝胶法制备的ZnO纳米粉体具有较好的光催化性能，并对模拟废水中的亚甲基蓝有较高的降解效果。煅烧温度和pH值的变化对ZnO粉体的晶粒大小和形貌有一定影响。通过进一步优化制备工艺参数以及改变ZnO纳米材料的形貌，可以进一步提高ZnO的光催化性能，为有机废水处理提供更好的解决方案。
参考文献：
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