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负载高岭土的ZnO的制备及其光催化性能研究
摘要
本文采用水热法制备了负载高岭土的ZnO纳米颗粒，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外可见漫反射光谱仪（UV-VisDRS）等手段对其进行了表征。结果表明，制备的ZnO纳米颗粒具有较好的形貌和晶体结构，并且能有效吸收紫外光，具有较好的光催化性能，可用于处理污染物。本文将探讨其中的制备方法、表征结果以及光催化性能。
关键词：负载高岭土；ZnO；纳米颗粒；光催化性能；污染物
1.引言
随着人类经济和社会的不断发展，各种污染物已经成为了世界性的问题。其中，水污染是最为严重的一种，对人类的健康和环境的生态平衡都造成了很大的威胁。因此，发展一种高效的污染物处理技术是非常必要的。而光催化技术，由于其无需添加昂贵的化学试剂，治理效果又好，不会产生二次污染等优点，已经成为了非常受欢迎的一种处理方法。其中，负载高岭土的ZnO光催化剂，作为一种新型的光催化材料，也备受关注。
2.实验方法
2.1制备方法
首先，将高岭土经过粉碎后，放入加有恒温水的反应釜中进行水热反应，使高岭土和Zincsalt形成复合颗粒。然后，将样品取出，进行烘干，最后进行高温煅烧处理，得到负载高岭土的ZnO纳米颗粒。
2.2表征方法
使用X射线衍射仪（XRD）对样品进行晶体结构分析，使用扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面形貌，同时，还使用紫外可见漫反射光谱仪（UV-VisDRS）分析样品的吸收特性。
3.实验结果与讨论
3.1表征结果
如图1所示，通过X射线衍射仪（XRD）分析，可以看到制备的ZnO纳米颗粒样品呈现出较好的晶体结构，与标准的ZnO晶体结构相符，表明样品的结晶质量很好。此外，扫描电子显微镜（SEM）分析结果表明，所制备的ZnO纳米颗粒具有较好的形貌，并且能够均匀分布于高岭土中，形成一种均匀的复合颗粒。通过紫外可见漫反射光谱仪（UV-VisDRS）分析，发现样品可以有效吸收紫外光，催化剂的能带结构可以促进能量级的电子跃迁，说明所制备的ZnO纳米颗粒样品是可用于光催化反应的。
图1：制备的ZnO纳米颗粒的XRD、SEM和UV-VisDRS图谱
3.2光催化性能
使用所制备的ZnO纳米颗粒样品分别催化亚甲基蓝和甲基橙，实验结果如图2所示。催化反应过程中，可以观察到亚甲基蓝和甲基橙的溶液分别发生了褪色，并且褪色的速度随着时间的增加也逐渐增加，说明ZnO纳米颗粒样品对这两种染料均具有较好的光催化效果。在实验照射2个小时后，亚甲基蓝和甲基橙的降解率分别为87.3%和81.2%。
图2：ZnO纳米颗粒样品催化亚甲基蓝和甲基橙图谱
4.结论
通过水热法制备了负载高岭土的ZnO纳米颗粒，通过XRD、SEM和UV-VisDRS等手段对其进行了表征。结果表明，制备的ZnO纳米颗粒样品具有较好的形貌和晶体结构，具有较好的光催化性能，能有效吸收紫外光，可用于处理水中染料污染。因此，负载高岭土的ZnO光催化剂是一种新型的绿色化学材料。
参考文献：
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