基于纤维素提升CuO-ZnO光催化性能
摘要：“能源危机”、“环境污染”是当今世界面临的两大难题，人们在寻找各种途径解决问题。在应对这两大难题过程中发展起来的半导体多相光催化技术，利用半导体能带结构的不连续性，将溶液或空气中的有机污染物催化降解为无机分子或将水分子分解为氢和氧，从而达到环境修复和太阳能利用的目的ZnO具有较宽的带隙[[1]]可作为光催化剂，具有优异的光催化性能和可调控性，但也存在一些缺陷，加入CuO可有效改善其广利用效率。纤维在自然界中的含量丰富，绿色可再生，作为载体可以有效分散固定催化剂纳米粉体。因此，本课题主要研究基于纤维素提升CuO-ZnO光催化性能，将CO2转化为清洁能源甲烷，提高二氧化碳的转化效率。
关键词：ZnO； CuO；纤维素；光催化；转化CO2
研究背景
随着石油、天然气、煤等不可再生的化石类原料的不断消耗，在世界范围内产生的能源危机以及温室效应等环境污染问题日益严重，CO2作为大量存在的温室气体，可以进行有效利用。CO2加氢制甲烷是潜在的CO2利用途径之一[1]，甲烷是CO2加氢过程中的重要产物。甲烷作为新能源，可以有效使用产品，改善环境问题。光催化技术在环境修复领域应用广泛，可以利用取之不尽用之不竭的太阳能资源。
氧化锌作为光催化剂优点
ＺｎＯ是一种无毒的，且具有较高光催化特性的催化剂，广泛应用于光催化降解有机物尤其是染料等污染物。纳米ＺｎＯ本身无毒性，而且相比于ＴｉＯ２，它们在很大一部分太阳光谱中的吸收效率更高。另外，纳米 ＺｎＯ 的成本低。氧化锌（ZnO）是一种宽带隙半导体材料[1]，有较宽的禁带宽度和稳定的化学性质[[2]][[3]]，其纳米材料性能更优异，作为第三代纳米半导体材料备受关注。纳米氧化锌最先由日本 Ｋａｎａｔａ等[[4]]于２０世纪８０年代采用气相合成法制得,目前已有多种制备方法，还有、沉淀法、溶胶－凝胶法、固相法等。Ｍａｒｔｉｎｓｏｎ等[[5]]引入了阳极氧化铝模板的高比表面积ZnO纳米管光阳极，用于染料敏化太阳能电池中，利用原子层沉积对孔道进行共形包复，为厚度超过几十微米的电荷收集提供了直接路径。ZnO纳米管电池除了功率效率高达1.6 %外，还表现出特殊的光电压和填充因子。纳米氧化锌因具有良好的保温性和易与反应体系分离的特性常用于制备催化剂，KUO等经实验证明了氧化锌纳米线在底物上对罗丹明B和4-氯苯酚具有良好的光催化活性，可以作为有效和方便的可循环的光催化剂[[6]]。
氧化锌纳米粉体缺点
但单纯的纳米 ＺｎＯ 存在可见光催化效率低、光生电子－空穴对复合快、光腐蚀等缺点[[7]]。ＺｎＯ 作为光催化剂的主要限制因素是光生电子－空穴对的快速复合扰乱了其光降解反应。另外，ＺｎＯ 的太阳能转换性能受其光吸收能力的影响，此影响与其较大的带隙能量有关[7]。Ｋａｋｈｋｉ等[[8]]用金属掺杂 ＺｎＯ 纳米光催化剂。合成了可见光催化性能的 Ａｇ－ＺｎＯ 纳米光催化剂，并对其光催化降解亚染料甲基蓝的性能进行了研究。结果表明，用该方法合成的氧化锌在可见光下降解亚甲基蓝的催化效率约为63%。在可见光范围内掺杂少量(0.5%)Ag可显著提高光催化活性，降解亚甲基蓝的效率最高可达98%。在ZnO纳米颗粒表面掺杂Ag和氧空位缺陷有利于光生成的电子-空穴对的分离，从而提高光催化活性。
国内外研究关于氧化锌与金属氧化物复合
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
