锌锰氧化物纳米粒子的制备及其光化学性质研究

作     者：冯跃 

作者单位：渤海大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曲蛟

授予年度：2017年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：锌锰氧化物 纳米粒子 光催化 降解 

摘      要：本论文以废旧碱性锌锰电池为原料,控制锌投加量合成ZnMnO纳米粒子,分析其对双酚A的光催化降解性能,并使用ZnMnO纳米粒子光催化降解水中的对苯二酚和间苯二酚。实验结果如下:1.将电池拆分成塑料、铜帽、锌和粉末等,把捣碎的锌和预处理的粉末依次加入H2SO4溶液溶解,然后加入NH3H2O共沉淀制成ZnMnO纳米粒子,通过X射线粉末衍射仪(XRD)、能谱(EDS)、扫描电镜(SEM)等表征手段分析合成的ZnMn O纳米粒子,结果显示合成的Zn0.5Mn0.5O纳米粒子是直径为60 nm的圆柱体,产率为57.1%。2.研究分析了不同锌锰比例的ZnMnO纳米粒子对双酚A的吸附能力以及在模拟太阳光源下的光催化降解效率。ZnMnO纳米粒子对双酚A的吸附平衡时间为40 min;在模拟太阳光照射180 min后,双酚A光解了21.7±1.6%,而Zn0.1Mn0.9O、Zn0.3Mn0.7O、Zn0.5Mn0.5O纳米粒子对双酚A的光催化降解效率分别为59.41±4.32%、83.43±2.73%和71.22±4.79%。结果表明Zn0.3Mn0.7O纳米粒子的光催化降解性能要优于Zn0.1Mn0.9O、Zn0.5Mn0.5O纳米粒子。3.分析探讨了ZnMnO纳米粒子对对苯二酚光催化降解的最优条件:初始浓度为20 mg/L,Znx Mn1-xO投加量为0.16 g/L,初始pH为7.0,H2O2添加量为0.2%,经过光照180 min,降解率可达到98%。4.分析探讨了ZnMnO纳米粒子对间苯二酚光催化降解的最优条件:初始浓度为10 mg/L,Znx Mn1-xO投加量为0.12 g/L,初始pH为6.5,H2O2添加量为0.2%,经过光照180 min,降解率可以达到80%以上。实验发现利用废旧锌锰电池为原料制备ZnMnO纳米粒子,一方面可以解决废弃电池的回收利用问题,降低催化剂的成本,另一方面还可以解决水污染问题,达到以“废治“污的目的。