活性炭负载钴掺杂纳米氧化锌复合材料的制备及光催化性能研究
钴掺杂氧化锌的粉体制备和光催化性能研究
龙
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Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｌ ＯＮＧＹ ＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴ ＩＹ
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钴掺杂氧化锌 的粉体制备和光催化性 能研究
李春 祥 ， 谢桂 香 ， 温金瑜
（ 龙岩 学 院 福 建龙岩 ３４ １ ） ６０ ２
摘 要 ： 用水 热 法制 备 Ｃ 掺 杂 Ｚ Ｏ粉 体 ， 究反 应 的 温度 、Ｈ 值 、 间 、 ｏ离子 浓 度 等 对 采 ０ ｎ 研 ｐ 时 Ｃ 复合 粒 子 的影 响 。结 果表 明 ： 应 的 最佳 温度 为 １０ｏ 最佳 ｐ 反 ４ Ｃ， Ｈ值 为 ６２ ， ．５ 最佳 时 间为 ６ｈ， 最
到表 面 的氧反应 生成负氧离子 ，该负氧离子能
够 氧 化 多 数 有 机 物 ：而 带 正 电 荷 的 空 穴 则 可 以
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ７ ２ １— ５ ２
作 者 简介 ： 李春 祥 ， ， 建 新 罗 区人 ， 岩 学 院化 学与 材料 学 院 ２ １ 应 用化 学 专业 学生 。 男 福 龙 ０ ２届 指导教师 ： 谢桂香 ， ， 女 福建武平 县人 ， 龙岩学院化 学与材料学院助理 实验 师， 主要研 究方向 ： 材料化 学。
１１ 主要 的仪 器和 试 剂 ．
１９ ９ ６年 ，ａｇ等 人 关 于 Ｚ Ｏ 光 泵 浦 紫 外 激 光 【 Ｔｎ ｎ ｚ １ 和 自形 成 谐 振 腔 ［的 报 道 才 重 新 引起 人 们 对 其 ， １ 研 究 的 巨 大 兴 趣 。 ２０ ００年 ， ｉｌ 人 ［关 于 过 Ｄｅ 等 ｔ ｌ 渡 金 属 掺 杂 Ｚ Ｏ 可 形 成 居 里 温 度 高 于 室 温 的 ｎ
氧化锌纳米材料的制备及其光催化性能的研究
摘要近年来，随着工业的迅猛发展，各类工业废水、废气、废弃物等急剧增加，水污染问题成为全球性问题之一。
水污染的治理因此受到更多科研工作者的关注。
ZnO 作为一种直接带隙宽禁带半导体材料，具有较高的电化学稳定性和热稳定性，能很好的吸收紫外光，在光激发下可有效地降解有机污染物，被广泛地应用于光催化领域。
但ZnO 光催化剂普遍存在着比表面积较小、载流子复合率高等自身缺点，限制了其光催化反应过程中的降解效率。
另外，ZnO 粉体光催化剂在回收利用过程中不仅操作繁琐复杂，难以简便将光催化剂从水溶液中分离出来，而且残留在水溶液中的光催化剂会对环境造成二次污染。
本论文主要研究了两种具有不同形貌特征的ZnO 光催化剂—ZnO 空心球薄膜和Na 掺杂ZnO 纳米线，探讨了提高其光催化活性的可能性。
借助多种材料表征手段，分析了材料的形貌、结构和光学性能。
对比研究了各种光催化剂降解甲基橙水溶液的光催化性能，并探讨了光催化反应的机理。
主要研究内容如下：(1) 以浸渍-提拉法制备的单分散六方密排PS 微球为模板，利用磁控溅射法沉积ZnO 薄膜，结合煅烧去除模板，制备了不同粒径大小的ZnO 空心球薄膜。
根据SEM 和TEM 的结果分析，证明了ZnO 纳米球的空心结构成功构筑。
样品在紫外光波段均有较强的吸收峰，对空心球内部的光路研究发现，这种空心球结构的ZnO薄膜不仅具有高的比表面积，而且能在球体的空心内部形成光陷阱，有效地提高了光的利用率。
在各粒径ZnO 空心球薄膜与ZnO薄膜降解甲基橙水溶液的对比实验中，空心球的光催化效率普遍较高，且400 nm ZnO 空心球薄膜的光催化效率最高。
(2) 在ZnO 空心球薄膜的基础上，经过溅射沉积Au 纳米颗粒构筑了Au/ZnO 空心球复合薄膜。
在紫外光照射下，对比分析了各粒径大小的ZnO 空心球薄膜和Au/ZnO 空心球复合薄膜降解甲基橙水溶液的光催化性能。
Au 纳米颗粒的沉积明显提高了ZnO 空心球薄膜的光催化速率。
活性炭负载钴纳米催化剂的制备与表征
镍纳 米催化 剂具有 相 当的难 度 ， 鲜见 文献报 道 。 也
前期研 究发现 ， 在保护 剂 、 配位 剂或 表面活 性剂存 在下 ， 在溶液 中可用 化 学还 原 的 方法 制 备粒 径 均匀 的
纳米 金属粒 子 ， 径 大小可通 过改 变保护 剂的用 量 、 粒 还 原剂 的性质 和温 度 来 控 制 ， 油 酸 （ 以 ＯＡ） 三 苯 基 磷 和
摘
要 ： 用 高 温液 相 还 原 法 ， 采 以无 水 氯化 钴 为金 属 前 驱 体 、 乙基 硼 氢化 锂 为还 原 剂 、 面 活性 剂 三 苯 基 磷 （ Ｐ 三 表 ＴＰ ）
和油酸（ ０Ａ） 保 护 剂 ， 备 了一 系列 粒径 不 同 的钴 纳 米 颗 粒 ， 将 其 负载 到 活 性 炭 （ 为 制 并 ＡＣ） ， 到 活 性 炭 负 载 的 不 同粒 上 得
田
２０ ７ｏ 亿 与生物 互程 ０，Ｉ ． １Ｖ＿Ｎ８ ０ ２
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活 性 炭 负 载 钴 纳 米 催 化 剂 的 制 备 与 表 征
罗小涛 ， 金 林 李 （ 中南 民族 大学 催 化材料 科 学湖北省 暨 国家民委 一教 育部 共建重 点 实验 室 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 湖 ３ ０ ４
径 的金 属 钴 纳 米 催 化 剂 。 结果 表 明 ， 过 调 节 两种 表 面 活性 剂的 摩 尔比 可 有 效控 制 钴 纳 米 颗 粒 的 粒 径 ； 通 同期 负载 优 于非
同期 负载 ； 多种 栽体 负载 的 催 化 剂 以 活性 炭 负载 效 果 最 佳 ， 纳 米 颗 粒 粒 径 分 布 窄 且 分散 性 好 。采 用 电 子 透 射 显 微 镜 钴 （ Ｅ 、 。 附 一脱 附和 Ｘ 射 线 粉 末衍 射 （ Ｒ ） Ｔ Ｍ） Ｎ 吸 一 Ｘ Ｄ 对催 化 剂 进 行 了表征 。 关 键 词 ： 温液 相 还 原 法 ； 面活 性 剂 ； 纳 米 颗 粒 ； 性 炭 高 表 钴 活 中 图分 类 号 ： Ｑ ４ ６ ８ Ｔ ２ ． ２ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２ ４ ５ ２ １ ） ８ ０ ４ ０ １ ７ —５ ２ （ ０ ０ ０ —０ ２ — ４
纳米氧化锌的制备、掺杂及性能研究
2.期刊论文董少英.唐二军.尚玉光.潘乐溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌-河北化工2008,31(9)
以醋酸锌为原料,柠檬酸三铵为改性剂,通过溶胶-凝胶法制备了纳米氧化锌.分别研究了主盐浓度、溶剂用量、改性剂用量、胶溶剂种类、干燥温度和时间、煅烧温度和时间等条件的影响.使用傅立叶变换红外光谱仪测定氧化锌前驱体及产物的化学组成,用X射线衍射仪考察氧化锌微粒晶体的晶型结构并计算其大小.最终所得产物粒径在40 nm左右,且分散性较好,颗粒均匀.
9.学位论文沈琳氧化锌纳/微米材料的制备及抗菌性能研究2007
自然界的有害细菌、真菌和病毒等微生物是人类遭受传染、诱发疾病的主要原因。历史上天花、流感肆虐,以及近年来爆发的疯牛病、SARS、禽流感等,一度引起了全世界的恐慌,严重威胁到了人类的健康。在这种形势下,如何有效地抑制有害细菌的生长、繁殖,或彻底杀灭有害细菌这一课题
2.研究了溶胶-凝胶法合成ZnO纳米抗菌材料。用溶胶-凝胶法成功合成了ZnO纳米颗粒,通过改变反应温度、反应时间、反应物浓度、加水量和煅烧温度可以有效地调控纳米ZnO胶粒的尺寸。与水热法制备的ZnO以及市售的产品相比,溶胶-凝胶法制备的ZnO的抗菌效果最好。发现纳米ZnO的抗菌效果与粒径密切相关。其中,粒径5 nm以上的ZnO颗粒粒径越小,抗菌效果越好;而粒径小于5 nm的ZnO颗粒的抗菌效果随粒径减小变差。
6.学位论文权传斌纳米氧化锌及其复合材料的制备与表征2007
纳米ZnO是一种新型Ⅱ~Ⅵ族宽禁带半导体材料,而掺铝氧化锌(ZnO:Al,ZAO)纳米材料以及纳米ZnO的SiO<,2>基复合材料具有优良的光电性能及广泛的应用领域倍受研究人员关注。本论文主要对掺杂的氧化锌纳米材料和纳米氧化锌的复合材料的制备及其光学性能进行研究,并研究了它们的发光机制,探讨材料的合成-结构-性能之间的关系。
钴掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究 毕业论文
钴掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究摘要光催化技术在环保、随着人类生活的进步，环境污染问题也日益严重，TiO2化工、医药、食品等领域都发挥重要的作用。
本论文研究的主要内容是：纳米管，通过单因素实验和正交一、利用共沉淀法和水热煅烧法制备出TiO2试验研究水热反应温度、水热反应时间、煅烧温度、煅烧时间对TiO光催化率2的影响，从而确定最佳工艺参数。
二、利用前面所得到的最佳反应条件制备金属钴离子掺杂量不同的二氧化钛，对所得到的样品通过X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析样品的晶体结构和形貌，通过EDS对样品进行形貌分析。
以亚甲基蓝作为目标降解物研究不同钴离子掺杂量的样品光催化率趋势，从而得到钴离子最佳掺杂量，使该样品对亚甲基蓝的降解率最高。
实验结果表明：当水热反应温度、水热反应时间、煅烧温度、煅烧时间分别催化率最高，为；当钴离子掺杂量为0.5%和1.3%时，为时，所得到的TiO2催化率最高，为97.2%。
XRD结果表明最佳工艺参数下制备出所得到的Co-TiO2的钛氧化物为锐钛矿相。
TEM结果表明，最佳工艺参数下制备出的钛氧化物为纳米管结构，管长为30-70 nm,管径为15nm左右。
EDS分析表明钴离子掺杂在二氧化钛晶格中。
关键词：钴掺杂、二氧化钛、亚甲基蓝、光催化率Preparation and Photocatalytic Performance Research of Co-doped TiO2 nanotubesABSTRACTWith the progress of people‘s lives, environmental pollution has become increasingly severe.TiO2 photocatalytic technology have played an important role in the environment, chemical industry, medicine, food and other fields. The main contents of this essay are:1.First of all,prepare the TiO2nanotubesby co-precipitation method and hydrothermal calcination.Then, determine the best process parameters with the method ofstudying the hydrothermal temperature, the hydrothermal reaction time, the calcination temperature and the impacts of calcination time on the TiO2photocatalytic rate by single factor experiment and orthogonal experiment.2.Firstly,take advantage of the best process parameters previously received to prepare the titanium dioxide with different mixed amounts of cobalt metal ion, and then analyze the crystal structure and morphology of the sample by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM), as well as analyze the morphology of the sample by EDS. Finally, use the methylene blue as target degradation to study photocatalytic rate trend of the samples with different mixed amounts of cobalt ion, so that receive the best mixed amount of cobalt ion, which can make the degradation rate of methylene blue by the sample is highest.The results show that: when the hydrothermal reaction temperature, hydrothermal reaction time, calcination temperature and calcination time are ( ), we can get the highest catalytic rate of TiO2, which is ( ); when the mixed amount of cobalt ion is0.5% or 1.3%, we can get the highest catalytic rate of Co-TiO2,which is 97.2%. The result of XRD shows that the titanium oxide which is prepared with the best optimum parameter is the anatase phase. The result of TEM shows thatthe titanium oxide which is prepared with the best optimum parameter is nanotubes structure, whose tube length is 30-70nm and tube diameter is about15nm.EDS analysis showed that the cobalt ion is doped in the titanium dioxide lattice.Keywords: cobalt-doped, titanium dioxide, methylene blue, photocatalytic rate第一章绪论1.1纳米技术1.1.1纳米技术的概念纳米技术是指能操作尺寸在0.1～100nm的物件的一种新技术，也称毫微技术。
AgBr／ZnO纳米复合材料的制备及其光催化性能研究
收 稿 日期 ： Ｏ １０ — ７ ２ ｌ－３１
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 项 目 （ ０ ７ ０ １ ５ ９ ２ ６ ） 山 东 省 自然 科 学 基 金 项 目 （ ２ ０ Ｆ ４ ； 东 省 科 技 攻 关 计 划 项 目 国 ５ ５ ２ ４ ，０ ７ ０ ３ ； Ｙ ０７ ６ ） 山 （０ ６ ２ Ｏ ＧＧ２０ ０ ４ ； ２ ３ １ ） 山东 省 教 育 厅 科 研 发 展 计 划 项 目 （Ｏ ＡＯ ）青 岛市 应 用 基 础 研 究 项 目（ ９１３２－ ｈ ； 岛市 关 键 技 Ｊ６ ２ ； Ｏ ———７ ｅ ） 青 ｊ 术 重 大 攻 关 计 划 项 目（ ９ｉ４２～ｘ ． ０ 一一—１ｇ ） 作 者 简介 ： 徐 啸 （ ９ ６ ） 男 ， 士 研 究 生 ． ＊通 信 联 系人 ． １８一 ， 硕
形 貌及 紫外一 可见 吸 收光谱 进行 了表 征 ， 并通过 正 交试验 优化 了 Ａｇ ｒＺ Ｏ 纳米 复合材 料 Ｂ／ｎ 的 制备 工 艺， 究 了 ｐ 值 、 应 温度 、 照 强度 等 因 素对 产 物 光催 化 降 解 甲基橙 性 能 的 研 Ｈ 反 光
影 响 。结果表 明 ， 选 制备 工 艺条件 ：Ｈ 值 ６ 反 应 温度 ５ 优 ｐ ， ５℃ ， Ｂ Ｋ ｒ浓度 ０ ０ ００ ｍｏ ・ ． ４ ｌ
Ｙ一（ 一ｃ ／。 ） ｃ为评价 标准 。
由表 １的极 差 数 据 可 以看 出 ， ４因 素 中 ＫＢ ｒ 浓 度 对 Ａｇ ｒ Ｚ Ｏ 纳米 复合 材 料 的光 催 化 性 能 Ｂ／ ｎ 影 响最 大 ， 极差 为 １ ． ５ 且 ５水平 中 ＫＢ 浓度 为 ７２ ， ｒ
ＮＨ４ Ｏ 、 ｎ（ ３ ２ Ａｇ ＨＣ ３ Ｚ ＮＯ ） 、 ＮＯ３ ＫＢ ， 为 、 ｒ均
ZnO纳米复合材料的制备、表征及其光催化性能的研究开题报告
ZnO纳米复合材料的制备、表征及其光催化性能的研究开题报告一、课题背景随着环境污染问题的日益突出，探索高效、环保的污染治理手段成为迫在眉睫的任务。
光催化技术由于具有高效、无二次污染等优点，被广泛应用于水处理、空气净化和有机污染物的降解等领域，成为一种重要的环境治理技术。
作为一种重要的光催化材料，ZnO因其光催化性能优异、低成本等特点得到了广泛关注。
目前，制备ZnO纳米结构已经成为探索ZnO光催化性能的热点研究方向之一。
同时，通过将ZnO与其他物质复合，可以进一步提高其光催化性能，因此开展ZnO纳米复合材料的研究对于提高光催化技术的效率和应用范围具有重要意义。
二、研究内容和目标本课题将采用常规化学合成法制备ZnO纳米复合材料，并对其进行表征。
同时，通过考察ZnO复合材料的光催化性能，探究不同复合材料对ZnO光催化性能的影响，以期为开发高效、稳定的光催化材料提供理论依据。
具体任务包括：1. 合成适宜的ZnO复合材料。
将ZnO与具有改善或增强其光催化性能的适宜物质进行复合，如碳材料、MnO2等，以提高其催化效率和稳定性。
2. 对制备的ZnO纳米复合材料进行结构、形貌和光学性质等的表征。
采用XRD、SEM、TEM等技术对复合材料的结构和形貌进行分析，使用UV-Vis分光光度计研究其光学性质。
3. 考察ZnO纳米复合材料的光催化性能。
对纳米复合材料进行光催化降解有机染料如罗丹明B等实验，研究复合材料在光照下催化降解上述污染物的催化性能及稳定性。
三、研究意义本课题旨在通过制备ZnO纳米复合材料，探究不同复合材料对ZnO 光催化性能的影响，为光催化应用提供一定的理论和实验基础。
同时，该项研究有望为ZnO纳米复合材料的应用提供一种新思路，进一步推动光催化技术的发展和应用。
活性炭负载纳米TiO2光催化材料制备及应用
活性炭负载纳米TiO2光催化材料制备及应用活性炭负载纳米TiO2光催化材料王立洋（山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛 266500）摘要：活性炭材料负载纳米TiO2是目前最具发展前景的光催化材料之一，具有优越的吸附特性和光催化降解性能。
本文介绍粉体烧结法、浸渍提拉法、化学气相沉积法等制备方法。
活性炭负载纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化、物质降解、杀菌消毒等方面有广阔的应用前景。
关键词：活性炭负载纳米TiO2光催化应用进展纳米TiO2具有催化活性高、氧化能力强、稳定性好、连续光照保持活性以及价廉无毒等优势［1］，在实际应用中因工艺流程简单、操作条件容易控制等优点被公认是最具开发前途和应用潜力的环保型光催化材料，在有机废水的降解、重金属离子的还原、空气净化、杀菌、防雾等众多方面具有广阔的应用前景。
当纳米TiO2用作光催化反应时，其存在方式主要有悬浮式和固定式，而悬浮体系粉末型TiO2光催化剂在目标污染物浓度较低时降解速度较慢［2］，且使用后回收困难，易失活、易凝聚难以分离，这些限制了它的应用和发展，因此以某种具有吸附性的物质为载体制备固定式的纳米TiO2光催化剂提高其催化效果已受到广泛关注。
近年来人们对以活性炭材料为载体负载纳米TiO2制备光催化材料进行了大量研究，主要负载方法有粉体烧结法、浸渍提拉法、溶胶－凝胶法、化学气相沉积法等。
由于活性炭材料吸附性能和纳米TiO2光催化性能结合发挥的协同作用，使负载型纳米TiO2在国内外广泛应用。
1.光催化反应机理纳米二氧化钛具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑堵塞与量子隧穿效应等，目前还没有确切的二氧化钛光催化理论，但其良好的光化学性质都是基于上述特殊效应。
其中，量子尺寸效应是指纳米材料尺寸小到某种程度时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级现象。
活性炭负载金纳米颗粒复合材料的制备及吸附性能研究
第１６卷第３期２０１８年６月福建工程学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｊｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.１６Ｎｏ.３Ｊｕｎ.２０１８ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７２－４３４８.２０１８.０３.００１活性炭负载金纳米颗粒复合材料的制备及吸附性能研究郑婵１ꎬ２ꎬ李巍１ꎬ２ꎬ李玉冰１ꎬ２(１.福建工程学院材料科学与工程学院ꎬ福建福州３５０１１８ꎻ２.福建工程学院材料表面技术研究所ꎬ福建福州３５０１１８)摘要:通过改变反先驱体中氯金酸含量ꎬ用水热法实现不同数量金纳米颗粒在活性炭表面的负载ꎮ采用透射电子显微镜(ＴＥＭ)㊁红外光谱分析仪(ＩＲ)㊁同步热分析仪(ＴＧ)㊁比表面及孔径分析仪以及紫外可见吸收光谱(ＵＶ/Ｖｉｓ)对所得材料的形貌㊁组成和结构进行表征ꎬ并对其吸附性能进行研究ꎮ结果表明:采用水热法可实现不同数量金纳米颗粒在活性炭表面的均匀负载ꎮ负载金纳米颗粒在对活性炭组成影响不大的情况下能有效提升活性炭的热稳定性ꎮ随着负载量的增加ꎬ金纳米颗粒附着在活性炭的孔洞上引起比表面积和孔隙率逐渐减小ꎮ将活性炭负载金纳米颗粒的复合物对苯酚进行吸附处理ꎬ通过调整负载金纳米颗粒的数量可对活性炭吸附性能进行有效调控ꎮ关键词:金纳米粒子ꎻ活性炭ꎻ水热法ꎻ比表面积ꎻ吸附性中图分类号:Ｘ７０３文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７２－４３４８(２０１８)０３－０２０５－０５ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＺＨＥＮＧＣｈａｎ１ꎬ２ꎬＬＩＷｅｉ１ꎬ２ꎬＬＩＹｕｂｉｎｇ１ꎬ２(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＦｕｊｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５０１１８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＦｕｊｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５０１１８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｃａｎｂｅｌｏａｄｅｄｏｎｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｂｙｃｈａｎ￣ｇｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｃｈｌｏｒａｕｒｉｃａｃｉｄｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｒｅａｇｅｎｔｕｓｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄ.Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏ￣ｇｙꎬｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎꎬｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ(ＴＥＭ)ꎬｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ(ＩＲ)ꎬｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｚｅｒ(ＴＧ)ꎬｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒ￣ｆａｃｅａｒｅａｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ(ＢＥＴ)ａｎｄｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｖｉｓｉｂｌｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ(ＵＶ－Ｖｉｓ).Ｔｈｅｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｃａｎｂｅｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓｌｙｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｉｔｈｔｈｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈ￣ｏｄꎬａｎｄｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｓｌｉｔｔｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｈｉｌｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｒｉｇｉｎａｌａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ.ＷｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｃｈｏｒｉｎｇｏｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎꎬｔｈｅＢＥＴｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｇｒａｄｕａｌｌｙｗｉｔｈｍｏｒｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｔｏｔｈｅｐｏｒｅｓ.Ｗｈｅｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｐｈｅｎｏｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎꎬｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅａ￣ｍｏｕｎｔｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｌｏａｄｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓꎻａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎꎻｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄꎻｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａꎻａｄｓｏｒｐ￣ｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ收稿日期:２０１８－０４－０７基金项目:福建省高校产学合作科技重大专项(２０１５Ｎ００７)第一作者简介:郑婵(１９７９－)ꎬ女ꎬ广西柳州人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向:碳纳米材料ꎮ福建工程学院学报第１６卷㊀㊀活性炭是细小黑色粉末状或颗粒状的无定型碳ꎬ孔隙结构十分发达ꎮ活性炭中微晶炭排列不规则ꎬ交叉连接之间有细孔ꎬ活化时产生碳组织缺陷ꎬ比表面积可高达５００~２５００ｍ２/ｇꎬ对气体和溶液中的有机和无机物杂质等都有很强的吸附能力[１]ꎬ在各行各业应用广泛[２－３]ꎮ表面效应产生的吸附作用是活性炭最鲜明的特性之一[４－５]ꎬ目前较为公认的观点为大孔吸附的多分子层吸附ꎬ介孔吸附的毛细凝结ꎬ微孔吸附的溶积填充等[６]ꎮ影响活性炭吸附能力的因素除了孔隙大小和结构之外ꎬ还有化学元素组成和表面官能团的种类㊁数量ꎮ化学改性成为改善活性炭吸附性的常用手段[７－８]ꎮ金纳米颗粒因其优异的力学性能㊁表面效应㊁小尺寸性能等得到广泛的关注ꎮ本文以活性炭为研究对象ꎬ通过改变反先驱体中氯金酸的浓度ꎬ采用水热法实现不同数量金纳米颗粒在其表面负载ꎬ并对材料的形貌㊁组成㊁结构和吸附性能进行了研究ꎮ１㊀实验部分１.１㊀样品制备带羧基果壳活性炭ꎬ活性炭负载金纳米颗粒复合物的制备方法如下:氯金酸０.５ｍＬꎬ质量分数为１％㊁２％㊁３％㊁４％ꎻ柠檬酸钠０.５ｍＬꎬ质量分数为０.５６％ꎬ将两者混合之后加入含活性炭(１１０ｍｇ)的去离子水(１９.０ｍＬ)中ꎬ超声振荡３０ｍｉｎ使其均匀混合ꎮ然后将新鲜制备的冰冻硼氢化钠(０.１ｍｏｌ/Ｌꎬ０.６ｍＬ)加入上述混合液中快速搅拌２ｍｉｎꎬ所得复合物用去离子离心洗涤５次ꎬ去除未负载在活性炭表面的金纳米颗粒ꎮ所得样品经冷冻干燥后可进行表征ꎮ１.２㊀样品表征采用ＪＥＭ－２１００型透射电子显微镜(ＴＥＭ)对活性炭及负载不同金纳米颗粒活性炭复合物的形貌进行分析ꎬ透射电子显微镜工作电压为２００ｋＶꎮ样品分散在无水乙醇中ꎬ利用超声震荡ꎬ得到较为均匀的分散液ꎬ而后取少量分散液滴在铜网上ꎬ待溶剂完全挥发后ꎬ对样品进行分析ꎮ采用ＮＩＣＯＬＥＴ－６７００的红外光谱仪红外光谱(ＩＲ)对活性炭及金纳米颗粒负载活性炭复合物的组成进行表征ꎮ取一定量的样品与溴化钾(ＫＢｒ)混合ꎬ经充分研磨后ꎬ使用压片机在一定压力下压制成半透明薄片ꎮ采用ＳＴＡ４４９Ｆ３型同步热分析研究样品活性炭及金纳米颗粒负载活性炭复合物的热稳定性ꎮ样品放置于氧化铝坩埚中ꎬ测试中升温速率均为１０ħ/ｍｉｎꎬ温度范围为２０~１０００ħꎬ气氛为氮气ꎮ采用３Ｆｌｅｘ型比表面孔径分析仪研究活性炭及负载金纳米颗粒活性炭复合物的孔结构ꎮ通过低温(７７Ｋ)氮气等温吸附－脱附法对材料的孔结构进行分析ꎬ测试之前ꎬ将预先干燥过的样品在１２０ħ下脱气１６ｈꎬ除去表面吸附的水分ꎮ用ＢＥＴ多点法测定比表面积值ꎬ用ＢＪＨ法计算比表面积及孔隙率ꎮ１.３㊀吸附性能的测试采用ＵＶ－２６００型紫外可见分光光度计在３３０~２００ｎｍ波长范围内测定２５ħ溶液中苯酚的吸光度ꎬ根据苯酚的标准曲线计算溶液中苯酚的含量ꎮ选择氯金酸质量分数为１％㊁２％㊁３％㊁４％㊁５％的表面含羧基的活性炭(３０ｍｇ)分别放入烧杯中ꎬ加入２５ｍＬ㊁浓度为４０ｍｇ/Ｌ的苯酚溶液ꎬ置于磁力在室温下搅拌器３ｈꎬ考察其吸附效果的差异ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物的形貌图１为不同含量金纳米颗粒负载在活性炭表面的ＴＥＭ图ꎮ图１(ａ)可以看出ꎬ含羧基的活性炭表面清晰无杂质颗粒ꎮ采用液相还原法可实现金纳米颗粒在活性炭表面的均匀负载(图１(ｂ)~ (ｅ))ꎮ图１(ｆ)高分辨电镜照片证实活性炭为无定型纳米颗粒ꎬ图中晶面间距为０.２３３５ｎｍꎬ对应金的(１１１)晶面ꎮ在以硼氢化钠为还原剂ꎬ柠檬酸钠为保护剂还原氯金酸形成金纳米颗粒的过程中ꎬ活性炭的引入使其表面富含的羧基基团可作为金纳米颗粒非均匀成核的核心ꎬ实现金纳米颗粒在活性炭表面的负载ꎮ当氯金酸添加量为１％时ꎬ所得金纳米颗粒数量较少且颗粒较大ꎬ随着先驱体中氯金酸含量的增加ꎬ活性炭表面金颗粒的数量逐渐增多㊁颗粒尺寸变形且趋于均匀(见图１(ｃ)(ｄ)和(ｅ))ꎮ因此ꎬ通过调整氯金酸的添加量控制活性炭表面金纳米颗粒的负载量ꎮ２.２㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物的组成图２为表面负载不同金纳米颗粒数量且含羧基活性炭的ＩＲ谱图ꎮ从图２(ａ)可知ꎬ未负载金纳米颗粒活性炭的ＩＲ谱图中ꎬ３６７０~３２００ｃｍ－１处的吸收峰是Ｏ Ｈ的伸缩振动ꎻ２９７５~２８４５ｃｍ－１６０２第３期郑婵ꎬ等:活性炭负载金纳米颗粒复合材料的制备及吸附性能研究(ａ㊁ｂ㊁ｃ㊁ｄ㊁ｅ分别代表氯金酸质量分数为０％㊁１％㊁２％㊁３％㊁４％的活性炭复合物)图１㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物的ＴＥＭ照片Ｆｉｇ.１㊀ＴＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ(ａꎬｂꎬｃꎬｄａｎｄｅｒｅｐｒｅ￣ｓｅｎｔｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓｗｉｔｈｔｈｅｃｈｌｏｒａｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｔｏｂｅ０％ꎬ１％ꎬ２％ꎬ３％ꎬ４％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ)处的吸收峰对应的是Ｃ Ｈ的伸缩振动ꎻ１７５０~１６８０ｃｍ－１的吸收峰为Ｃ Ｏ的伸缩振动ꎻ１３００~１１００ｃｍ－１处的吸收峰是Ｃ Ｏ的伸缩振动ꎻ１５８０ｃｍ－１处为Ｃ Ｃ的伸缩振动[９]ꎮ说明活性炭表面富含羧基ꎮ从图２(ｂ)~(ｅ)可知ꎬ负载不同数量的金纳米颗粒对活性炭的化学组成未产生显著影响ꎮ２.３㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物的热稳定性图３所示为活性炭和活性炭负载金纳米颗粒复合物(氯金酸质量分数为４％ꎬ０.５ｍＬ)的ＴＧ曲线ꎮ活性炭与活性炭负载金纳米颗粒复合物的ＴＧ曲线均可划分为３个阶段ꎮ第一阶段(室温~５０ħ)对应的是物理吸附水的挥发而引起的失重ꎻ第二阶段(５０~６３０ħ)物质开始分解ꎬ即有机基团和无机杂质发生热分解使样品质量减少ꎻ第(ａ㊁ｂ㊁ｃ㊁ｄ㊁ｅ分别代表氯金酸质量分数为０％㊁１％㊁２％㊁３％㊁４％的活性炭复合物)图２㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物红外光谱图Ｆｉｇ.２㊀Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ(ａꎬｂꎬｃꎬｄａｎｄｅｒｅ￣ｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓｗｉｔｈｔｈｅｃｈｌｏｒａｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｔｏｂｅ０％ꎬ１％ꎬ２％ꎬ３％ꎬ４％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ)三阶段(６３０~１０００ħ)主要由化学吸附水的蒸发以及脱水造成ꎮ负载金纳米颗粒之后活性炭在３个阶段的失重量均减少ꎬ第一个阶段尤为显著ꎮ可能是由于在活性炭负载金纳米颗粒复合物形成过程中ꎬ金纳米颗粒以活性炭表面的羧基作为非均匀成核的核心ꎬ使其暴露在空气中的羧基基团数量减少ꎬ能吸附空气中水分子的羧基基团数量减少ꎬ从而减少了活性炭负载金纳米颗粒中物理吸附水的含量ꎮ因此ꎬ负载金纳米颗粒可有效提高活性炭的热稳定性ꎮ图３㊀活性炭(ａ)和活性炭负载金纳米颗粒复合物(ｂ)的热重曲线Ｆｉｇ.３㊀Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ(ａ)ａｎｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ(ｂ)７０２福建工程学院学报第１６卷２.４㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物的孔结构图４是活性炭负载金纳米颗粒复合物的氮气吸附－脱附等温曲线ꎬ对完整的吸附和脱附过程来说ꎬ会发生吸附支与脱附支在中压区分离ꎬ而在低压区和高压区闭合成环的现象ꎬ称吸附回线或滞后环ꎮ对多孔材料来说ꎬ在吸附等温线上会出现滞后现象ꎬ参考六类常见的等温吸附线类型[１０]ꎬ确定该图形符合ＩＶ(ａ)ꎬ为介孔材料ꎬ表示中孔固体上气体与气体间的物理吸附ꎬ达到饱和蒸汽压时ꎬ曲线较为平缓ꎬ整条曲线由吸附部分和脱附部分组成ꎮ滞回线类型为Ｈ２(ｂ)ꎬ由颗粒堆积形成的孔造成滞回现象ꎬ每一个粒子都有两个或两个以上的近邻粒子ꎬ连接球间空隙的吸附膜形成一个环面ꎬ它起着凝聚核的作用ꎮ活性炭负载金纳米颗粒复合物与活性炭的吸附－脱附曲线形状类似ꎬ说明负载金纳米颗粒对活性炭中的孔形无显著影响ꎬ吸附量随着金纳米颗粒的增加而逐渐减少ꎮ图４㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物吸附脱附曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆａｃｔｉ￣ｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ采用Ｂａｒｒｅｔｔ￣Ｊｏｙｎｅｒ￣Ｈａｌｅｎｄａ(ＢＪＨ)分析ＩＶ型等温线的脱附分支可计算出ＢＥＴ比表面积及孔隙率[１１]ꎬ图５为活性炭负载金纳米颗粒复合物的ＢＥＴ比表面积和孔隙率与氯金酸含量关系曲线ꎮ从图可知ꎬ随着反应先驱体中氯金酸含量的增加ꎬ复合物的比表面积和孔隙率逐渐降低ꎮ这是由于金纳米颗粒除了负载在活性炭表面外ꎬ也可负载在其空洞内部ꎬ对活性炭起到填充的作用ꎬ使得比表面积和孔隙率减小ꎮ且随着金纳米颗粒数量的增多ꎬ填充作用越明显ꎬ比表面积和孔隙率减小越多ꎮ图５㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物的ＢＥＴ比表面积和孔隙率与氯金酸含量关系曲线Ｆｉｇ.５㊀ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＢＥＴｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａꎬｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｃｈｌｏｒａｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒ￣ａｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ２.５㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物的吸附性能利用紫外分光光度计ꎬ用１ｃｍ石英比色皿㊁蒸馏水作空白参比ꎬ在２００~３００ｎｍ波长范围扫描ꎬ由曲线上找出λｍａｘ(苯酚在２７０ｎｍ处最大的吸收波长)ꎬ在选定的最大吸光下标定标准系列样品的吸光度ꎮ本实验中分别配制了１０㊁２０㊁３０㊁４０ｍｇ/Ｌ的苯酚标准溶液ꎬ以蒸馏水空白溶液为参比ꎬ在选定的最大吸收波长下(２７０ｎｍ)分别测定标准系列样品的吸光度ꎬ绘制吸光度对苯酚含量的校正曲线如图６所示ꎮ图６㊀苯酚标准浓度曲线Ｆｉｇ.６㊀Ｓｔａｎｄａｒｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｐｈｅｎｏｌ苯酚溶液的标准工作曲线(曲线经拟合)计算得到的吸光度－浓度函数关系:Ａ＝０.０１３０Ｃ＋０.０３４７(Ａ是吸光度ꎬＣ是溶液浓度)ꎮ图７为负载金颗粒前后活性炭对苯酚的吸附８０２第３期郑婵ꎬ等:活性炭负载金纳米颗粒复合材料的制备及吸附性能研究率ꎬ可以看出吸附效果随氯金酸含量的增加而逐渐增强(吸附时间为３ｈꎬ温度为２５ħ)ꎮ未负载金纳米颗粒的活性炭吸附率为５６.４５％ꎬ在氯金酸图７㊀活性炭负载金纳米颗粒复合物对苯酚吸附率与氯金酸含量关系曲线Ｆｉｇ.７㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｐｈｅｎｏｌａｎｄｃｈｌｏｒａｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｃ￣ｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｅｄｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ含量为１％时ꎬ由于负载金纳米颗粒数量较少ꎬ且推测有一大部分纳米金粒子填充在活性炭孔洞内ꎬ使得吸附性能有所降低ꎬ仅为５３.２０％ꎮ当氯金酸含量增至３％㊁４％时ꎬ活性炭的吸附效果显著上升ꎬ吸附率分别为８５.１３％和８６.１８％ꎮ说明负载金纳米颗粒数量的增加可显著提高活性炭的吸附性能ꎮ虽然仍有部分金粒子附着在活性炭孔洞上ꎬ但同时附着在活性炭表面的纳米金粒子数量也在提高ꎬ并且金纳米颗粒本身的纳米效应也对苯酚产生了吸附作用ꎮ３㊀结语采用水热法实现了不同数量金纳米颗粒在活性炭表面的均匀负载ꎮ负载金纳米颗粒可有效提高活性炭的热稳定性能ꎮ随着金纳米颗粒负载量的增加ꎬ活性炭复合物的比表面积和孔隙率逐渐减小ꎮ通过调整负载金纳米颗粒的数量可有效调控活性炭复合物对苯酚的吸附性能ꎮ参考文献:[１]魏建文ꎬ林志峰ꎬ何泽瑜ꎬ等.蔗渣活性炭二次活化制备及其吸附ＣＯ２性能研究[Ｊ].无机化学学报ꎬ２０１７ꎬ３２(１):１８－２４.[２]王浩ꎬ李琳ꎬ王春雷ꎬ等.聚酰亚胺基高比表面活性炭及其电化学性能研究[Ｊ].无机材料学报ꎬ２０１７ꎬ３２(１１):１１８１－１１８７.[３]ＶＯＬＰＥＲＴＳＡꎬＤＯＢＥＬＥＧꎬＺＨＵＲＩＮＳＨＡꎬｅｔａｌ.基于硫酸为电解液的超级电容器木基活性炭电极材料的制备[Ｊ].新型炭材料ꎬ２０１７ꎬ３２(４):３１９－３２６.[４]钟永科ꎬ周斌ꎬ张成江ꎬ等.活性炭表面含氧官能团对ＴｉＯ２/ＡＣ的吸附和光催化活性的影响[Ｊ].新型炭材料ꎬ２０１７ꎬ３２(５):４６０－４６６.[５]刘海弟ꎬ李伟曼ꎬ马翔ꎬ等.负载铜的活性炭用于低浓度甲硫醇的吸附[Ｊ].无机化学学报ꎬ２０１６ꎬ３２(６):１０２６－１０３２.[６]ＷＡＮＹꎬＷＡＮＧＹꎬＣＨＥＮＧＧ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｉｌｖｅｒｌｏａｄｅｄｍｅｓｏ￣ｐｏｒｏｕｓｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｉｅｖｅｓ[Ｊ].Ｃａｒｂｏｎꎬ２００１ꎬ３９:１０６５－１６１６.[７]ＨＡＹＤＡＲＳＲꎬＦＥＲＲＯ－ＧＡＲＣＩＡＭＡꎬＲＩＶＥＲＡ－ＵＴＲＩＬＬＡＪ.ꎬｅｔａｌ.Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｐ－Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｏｎａｎａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｘｉｄａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｃａｒｂｏｎꎬ２００３ꎬ４１(３):３８７－３９５.[８]刘子乐ꎬ曾泽泉ꎬ杨洁杨ꎬ等.表面改性活性炭活化过硫酸盐降解苯酚[Ｊ].高等学校化学学报ꎬ２０１７ꎬ３８(７):１２４１－１２４８.[９]王宗明ꎬ何欣翔ꎬ孙殿卿ꎬ等.实用红外光谱学[Ｍ].北京:石油化学工业出版社ꎬ１９７８:２６９－２７３.[１０]ＦＩＤＡＬＧＯＡꎬＣＩＲＩＭＩＮＮＡＲꎬＰＡＧＬＩＡＲＯＬＭ.Ｒｏｌｅｏｆｔｈｅａｌｋｙｌ￣ａｌｋｏｘｉｄｅｐｒｅｃｕｒｓｏｒｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒ￣ｔｉｅｓｏｆｈｙｂｒｉｄＳｏｌ￣Ｇｅｌｃａｔａｌｙｓｔｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｓｔｒｙＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２００５ꎬ１７:６６８６－６６９４.[１１]ＣＲＥＧＧＳＪꎬＳＩＮＧＫＳＷ.ＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎꎬＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａａｎｄＰｏｒｏｓｉｔｙ[Ｍ].Ｌｏｎｄｏｎ:ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓꎬ１９８２.(责任编辑:陈雯)９０２。
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究一、本文概述随着环境问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物降解手段，受到了广泛的关注和研究。
在众多光催化剂中，氧化锌（ZnO）因其独特的物理和化学性质，如宽禁带、高激子结合能以及优异的光电性能，被认为是一种理想的光催化材料。
然而，ZnO在实际应用中仍面临一些挑战，如光生电子-空穴对的快速复合、可见光利用率低等。
为了解决这些问题，研究者们尝试通过制备ZnO复合物、调控其形貌和结构等方式来提高其光催化性能。
本文旨在研究纳米ZnO及其复合物的可控制备方法，并探讨它们的光催化性能。
我们将介绍纳米ZnO及其复合物的制备方法，包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法等，并对比各种方法的优缺点。
然后，我们将重点讨论如何通过调控制备条件，如温度、浓度、时间等，来实现纳米ZnO及其复合物的形貌、结构和性能的调控。
接着，我们将对所制备的纳米ZnO及其复合物进行光催化性能评价，包括光催化降解有机物、光催化产氢等方面，并通过对比实验，探究不同制备方法和条件对光催化性能的影响。
我们将总结本文的主要研究成果，并提出未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为纳米ZnO及其复合物在光催化领域的应用提供理论基础和技术支持，同时也为其他光催化材料的研究和开发提供借鉴和参考。
二、文献综述纳米ZnO及其复合物作为一种重要的半导体材料，近年来在光催化领域受到了广泛关注。
其独特的物理和化学性质，如大的比表面积、高的光催化活性以及良好的稳定性，使得纳米ZnO在光催化降解有机物、光解水产氢、太阳能电池和气体传感器等领域具有广阔的应用前景。
早期的研究主要集中在纳米ZnO的合成方法上，如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热法、气相法等。
随着纳米科技的不断发展，研究者们开始关注纳米ZnO的形貌控制，以期获得具有更高光催化活性的材料。
例如，通过调节反应条件，可以制备出不同形貌的纳米ZnO，如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花等。
钴掺杂氧化锌纳米材料的制备_表征及可见光光催化性能研究
黄药溶液的吸光度, 波长为 100 W 的钨灯为模拟太
阳光源, 催化 剂的浓 度为 1 g/ L , 黄 药的浓 度为 10
mg/ L。 首先将催化剂超声分散于 黄药溶液中, 然后置
于钨灯下光照, 磁力搅拌一段时间后, 定时取悬浮液
5 mL , 在高速离 心机中 离心 5 min( 转速 为 10 000
表 1 Zn, Co, O 的重量以及元素百分比
元素 O Co Zn
总量
重量百分比/ % 20 2 29 76 9 100 0
元素百分比/ % 50 7 20 47 3 100 0
2 2 光催化性能 Zn1- x Cox O 纳米材料在可见光照射下对黄药的
催化降解动力学曲线如图 5 所示( C0 表示黄药溶液 的初始浓度, C 表示黄药溶液的残余浓度) 。由图 5 可知, Co2+ 掺杂之后的 ZnO 都表现出比纯 ZnO 要高 的光催化活性, 这是因为钴离子的掺杂使其成为电
的光催化活性, 相同时间黄药的光催化降解率越大, 说明样品的光催化活性越高。
图 1 Zn1- x Co x O 纳米材料的 XRD 图
( a) x = 0; ( b) x = 0 025; ( c) x = 0 05; ( d) x = 0 075; ( e) x = 0 1
掺入到 Z nO 中, 禁带宽度 E g 边缘发生红移[ 5] , 是由 价带电子与置换 Zn2+ 的 Co2+ 的 d 轨道电子之间的 sp- d 杂化作用[ 6] 造成的。s- d 和 p- d 杂化作用使 ZnO 导带更负, 价带更正, 禁带宽度变窄[ 7] 。此外, 所有 Zn1- x Cox O 样品都在 550~ 700 nm 之间出现 三个很强 的可 见光吸 收带, 分 别位 于 565 nm、612 nm、656 nm, 对应于4A2 ( F ) ∀ 2E ( G) , 4A 2( F ) ∀ 4T 1 ( P) 和4A 2( F) ∀ 2A 1( G) 的电子跃迁。这三种电子跃 迁与掺杂于 ZnO 中的 Co2+ 的 3d 能级的晶体场分裂 有关[ 8] 。电子跃 迁因为 Co2+ 掺杂形 成的掺杂能级 而变得更加容易, 更易被可见光激发。
钴掺杂氧化锌纳米材料的制备方法[发明专利]
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专利名称：钴掺杂氧化锌纳米材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：樊慧庆,李进
申请号：CN201110045045.7
申请日：20110224
公开号：CN102161500A
公开日：
20110824
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种钴掺杂氧化锌纳米材料的制备方法，用于解决现有的方法制备锰掺杂氧化锌纳米线材料制备温度高的技术问题。
技术方案是将称量好的Zn(CHCOO)·2HO和
Co(CHCOO)·4HO混合后，按金属离子与乙醇的摩尔比为1∶80～1∶150加入乙醇，用玻璃棒搅拌后，在超声波中震荡；混合溶液转入高压釜中，以1～5℃/min的升温速率升至150～200℃，保温3～10h后随炉冷却；取出反应物，用去离子水抽滤洗涤后干燥，得到钴掺杂氧化锌纳米材料。
由于采用液相合成的方法，制备出了平均尺寸为30nm的钴掺杂氧化锌纳米颗粒。
降低了钴掺杂氧化锌纳米颗粒的制备温度。
与现有技术相比，其制备温度由200～700℃降低到150～190℃。
申请人：西北工业大学
地址：710072 陕西省西安市友谊西路127号
国籍：CN
代理机构：西北工业大学专利中心
代理人：黄毅新
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一种多孔活性碳材料负载钴纳米粒子材料及其制备方法和应用[发明专利]
![一种多孔活性碳材料负载钴纳米粒子材料及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8438a1d95a8102d277a22f4d.png)
专利名称：一种多孔活性碳材料负载钴纳米粒子材料及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：褚海亮,李年谱,邱树君,邹勇进,向翠丽,徐芬,孙立贤
申请号：CN201710480109.3
申请日：20170622
公开号：CN107159214A
公开日：
20170915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种多孔活性碳材料负载钴纳米粒子材料，由葡萄糖和含氮化合物，通过水热法和后续处理制备得多孔结构碳材料，然后通过浸渍化学还原法负载钴粒子到碳材料上得到，其比表面积的范围为3026~3277 m g，微孔含量超过95.18%，孔径分布均一，主要分布在1.24~1.95 nm。
其制备方法包括3个步骤：1）制备含氮前驱体；2）制备多孔结构碳材料；3）负载钴纳米粒子。
本发明作为催化氨硼烷水解放氢催化剂的应用时，10 min完成放氢，放氢速率达到865.2 mL min g；可循环使用，经历四次循环后，放氢时间保持在10~45min，放氢速率保持在208.2‑865.2 mL min g。
本发明材料制备方法简单、生产成本低、可回收重复使用、实用性强，在制氢、燃料电池等领域具有广阔的应用前景。
申请人：桂林电子科技大学
地址：541004 广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号
国籍：CN
代理机构：桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司
代理人：周雯
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《纳米碳修饰钴酸锌电极材料的制备与性能研究》范文
《纳米碳修饰钴酸锌电极材料的制备与性能研究》篇一摘要：本文详细研究了纳米碳修饰钴酸锌电极材料的制备过程及其电化学性能。
通过采用不同的制备方法，我们成功合成了具有优异电化学性能的纳米碳修饰钴酸锌电极材料。
本文首先介绍了实验材料、设备及方法，然后详细描述了实验过程，最后对实验结果进行了深入的分析和讨论。
一、引言随着新能源领域的发展，钴酸锌电极材料因其高能量密度和长循环寿命成为研究热点。
然而，其导电性及充放电性能仍需进一步提高。
为此，我们采用纳米碳修饰技术，以提高钴酸锌电极材料的电化学性能。
本篇论文将对该制备方法及其性能进行深入探讨。
二、实验材料、设备及方法1. 材料：钴源、锌源、碳纳米管、有机溶剂等。
2. 设备：高温炉、球磨机、真空镀膜机等。
3. 方法：通过球磨法与化学镀膜法相结合的方式，将钴酸锌与碳纳米管进行复合，制备出纳米碳修饰的钴酸锌电极材料。
三、实验过程1. 制备：首先将钴源与锌源混合后球磨均匀，随后将得到的混合物在高温下煅烧制备出钴酸锌前驱体。
随后，将碳纳米管与前驱体进行复合，并通过化学镀膜法在钴酸锌表面形成一层均匀的碳层。
2. 参数控制：煅烧温度、时间，球磨时间，碳纳米管的添加量等都是影响最终产品性能的关键因素。
我们通过多次实验，找到了最佳的参数组合。
四、结果与讨论1. 形貌分析：通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，纳米碳修饰后的钴酸锌电极材料具有更小的颗粒尺寸和更均匀的分布。
这有利于提高电极材料的比表面积和电化学反应活性。
2. 电化学性能：在三电极体系中，我们对纳米碳修饰前后的钴酸锌电极材料进行了循环伏安测试和充放电测试。
结果表明，纳米碳修饰后的钴酸锌电极材料具有更高的比容量、更好的充放电性能和更长的循环寿命。
这主要是由于碳纳米管的加入提高了电极材料的导电性和电化学反应动力学。
3. 机制分析：通过对电极材料的结构和性能进行深入分析，我们认为纳米碳修饰可以提高钴酸锌电极材料的电化学性能的原因主要有以下几点：（1）碳纳米管的加入提高了电极材料的导电性；（2）纳米碳的修饰可以增加电极材料的比表面积，从而提高电化学反应活性；（3）碳层可以有效地缓解充放电过程中的体积效应，提高电极的循环稳定性。
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能作者：加春阳来源：《科技资讯》 2014年第2期加春阳（湖北工程学院湖北孝感 432000）摘要：纳米氧化锌是一种面向21世纪的半导体材料，在陶瓷、化工医药、生物等领域得到了广泛的使用。
近年来，纳米氧化锌不断得到重视，对于纳米氧化锌的研究也逐渐增多，并且在试验中制备了不同结构的氧化锌材料，并研究了纳米氧化锌的性能。
纳米氧化锌的重要作用使得对于纳米氧化锌的研究具有了非常重要的现实意义。
本文将主要分析纳米氧化锌的特性、性质、应用和制备办法，以及它的光催化性能。
关键词：纳米氧化锌制备催化性能中图分类号：TB383文献标识码：A文章编号：1672-3791(2014)01(c)-0000-00作者简介：加春阳(1989-)，男，本科，湖北随州人，研究方向：金属氧化物纳米材料研究，性质，表征及其相关应用（例如纳米氧化锌之类的），工作单位（及单位邮编）：湖北工程学院。
纳米氧化锌由于具有粒径小、比表面积大的特点，具有宏观物体所不具有的量子尺寸效应、表面效应以及体积效应等。
近年来，随着研究人员对纳米氧化锌的研究日益加深，发现纳米氧化锌在磁学、光学和力学等方面具有特殊的功能，其应用价值也不断得到重视和体现。
纳米氧化锌的制备成为当前科研工作的热门话题，也关系着纳米氧化锌能否用于治理环境污染。
因此，开展纳米氧化锌的制备以及催光性能的研究有十分重要的意义。
1 纳米材料的特性1.1 表面效应表面效应是指纳米材料性质上发生的变化，它是由表面原子和总原子数之比随着粒径的变化而引起的。
一般说来，当粒径减小时，表面原子的数量会快速增加，并且会随着粒径的减小，表面的原子会越多。
表面原子的悬空键增多，具有不饱和的性质，化学性能强，容易和其他原子相结合。
随着表面能的增加，表面原子数增多，表面原子和总原子数之比不断增大，“表面效应”便相继产生。
1.2 体积效应纳米粒子的尺寸和德布罗意波长相比，相似或者较小的时候，会破坏粒子周期性的边界条件，粒子的磁性、内压、热阻、熔点等发生了改变，这就是所谓的体积效应。
ZnO基纳米复合光催化材料的制备及性能研究
ZnO基纳米复合光催化材料的制备及性能研究氧化锌(ZnO)作为一种重要的宽禁带氧化物半导体材料,具有良好的光电性能、化学稳定性、热稳定性、成本低廉、无毒等特征,已成为光催化领域中研究最广泛的一种半导体材料。
但是ZnO的带隙较宽,对太阳光的利用率较低,光生载流子的复合率较高,因此限制了其实际应用。
本文针对以上问题,制备了一系列复合、掺杂改性的ZnO基纳米材料,分别研究了不同复合量、不同稀土元素掺杂和不同掺杂量对ZnO光催化剂的结构、形貌和光催化活性的影响。
并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、光致发光谱(PL)等技术对催化剂进行表征分析。
主要研究内容如下:采用Hummers’法分别制备了氧化石墨烯分散液、氧化石墨烯(GO)以及石墨烯(RGO)粉末,采用溶剂热法制备了纯ZnO和ZnO/RGO纳米复合材料。
通过XRD、SEM、TEM、FT-IR、Raman、PL、UV-vis等手段研究了样品的晶体结构、微观形貌和光学性质。
研究了这两种材料在氙灯照射下对罗丹明B的光催化活性,结果表明石墨烯的加入能有效的提高ZnO纳米材料的光催化活性,当石墨烯复合量为10%时,其光催化性能最佳,降解率达到了89.72%,比纯ZnO纳米材料的降解率提高了60%。
采用溶剂热法分别制备了贵重金属Ag以及不同稀土(Ce、Gd、La、Yb)掺杂的ZnO 纳米材料。
其晶体结构、形貌和光学特性分别通过XRD、SEM、FT-IR、PL、UV-vis进行了表征。
初步探讨了不同掺杂条件下材料的形成机理和光学性质。
通过降解罗丹明B发现,无论掺杂Ag还是掺杂稀土,ZnO纳米材料的光催化性能均有明显的提高,其中Ag掺杂量为3%时光催化效果最佳,比纯ZnO的降解效率提高了26%,稀土中Gd掺杂的光催化效果最佳,比纯ZnO的降解效率提高了23%。
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活性炭负载钴掺杂纳米氧化锌复合材料的制备及光催化性能研究*夏莎，张远，周雪艳，李村（安徽大学化学化工学院，安徽合肥230601)摘要：草酸盐共沉淀前驱体通过煅烧热解得到活性炭负载的钴掺杂纳米氧化锌的复合光催化剂，采用XRD、BET等对产物进行表征，以亚甲基蓝为目标降解物，研究不同煅烧温度、不同掺杂钴纳米氧化锌负载量的复合材料的光催化降解性能，结果表明，随着光催化剂前驱体的焙烧温度的升高，草酸盐分解的二氧化碳对活性炭孔活化作用增强，所制得光催化剂的光催化性能较好；掺杂钴纳米氧化锌负载量为5%，煅烧温度为650℃的复合材料对较高浓度的废水表现良好的光催化降解性能，100ppm的亚甲基蓝溶液的光催化降解率最高可以超过97%。
关键词：活性炭；钴掺杂氧化锌；光催化降解Preparation of AC Supported Co-doped Nano-ZnO Compositesand their Photocatalytic PropertiesXIA Sha，ZHANG Yuan，ZHOU Xue-yan，LI Cun(School of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei230601,China)Abstract:Activated carbon（AC）supported cobalt-doped nano-ZnO composite photocatalys were prepared by pyrolysis from oxalate coprecipitation precursor.The products were characterized by XRD, BET etc.The effect of Co-doped ZnO loading and calcination temperatures on the photocatalytic activity of Co-doped ZnO/AC composite photocatalyst on methylene blue(MB)was investigated.It was found that the photocatalyst prepared at high calcination temperature demonstrated better photocatalytic performance for the enhanced activation of CO2produced from oxalate decomposition on activated carbon pores.The composite of Co-doped ZnO loading amount of5%calcinaed at650℃temperature exhibited good photocatalytic degradation performance on high concentrations MB wastewater.The photocatalytic degradation rate of100ppm methylene blue solution could exceed97%. Keywords:activated carbon；Co-doped ZnO；photocatalytic degradation中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：1812-1918（2015）03-0027-06收稿日期：2015-04-02*基金项目:安徽省高校自然科学基金重点项目（KJ2013A013）；安徽大学大学生创新创业训练计划项目(cxcy2012029)270引言活性炭(AC)是一种重要的多孔材料，具有独特的孔隙结构和表面活性官能团，化学性质稳定，目前被广泛用于环保、化工、食品加工和化学防护等领域[1]。
活性炭具有丰富的孔道结构,而且活性炭的比表面积较大,是很好的吸附剂,并且对环境无污染。
因为活性炭有很强的吸附能力，所以活性炭负载光催化剂后,可以加大反应物与光催化剂之间的相互作用，从而提高光催化效率[2]。
纳米粒子负载在介孔炭上，不仅可以防止纳米粒子团聚,还可以使其高度分散在介孔炭较大的比表面上,增加光电催化反应的反应界面,进而提高其催化效率[3][4]。
氧化锌(ZnO)是一种重要的Ⅱ-Ⅳ族宽禁带半导体材料，具有多种不同的形态结构[5]。
纳米ZnO颗粒具有块状ZnO材料所不具备的优异性能，被广泛应用于气体传感、催化、能源、光电材料等领域。
近年来，纳米ZnO作为半导体光催化剂引起研究人员的广泛关注[6]。
陈传盛等人通过共沉淀法和热处理制备了多壁碳纳米管表面负载镁掺杂氧化锌纳米颗粒,镁掺杂显著地提高多壁碳纳米管/氧化锌复合材料的紫外吸收性能,而且其紫外吸收峰向短波方向蓝移达22nm[7]。
金属的掺杂可以使纳米氧化锌产生更多的非本征晶体缺陷，产生足够多的晶体缺陷来捕获电子-空穴,从而改善宽带隙纳米氧化物半导体材料在可见光下的光催化性能[8]。
现有一些研究利用单种或者多种金属元素共掺杂纳米氧化锌以提高它的光催化效率。
Co的掺杂抑制了ZnO晶体的生长，使颗粒粒径略有减小，形貌无明显变化。
通过钴掺杂纳米氧化锌，不但可以产生晶体内非本征缺陷，还能有效地调整ZnO纳米晶的能带结构，拓宽其发光范围[9]，研究表明，当5%钴掺杂量时，效果最好，这可能是由于在保持了基体晶体结构的前提下产生了最多的非本征缺陷[8]-[10]。
李佑稷等人报道过渡金属离子掺杂TiO2/活性炭复合体，通过活性炭吸附和离子掺杂对TiO2光催化性能表现出双协同扩增作用,表现出很高的光催化活性[11]。
如果能够把上述两种增强机理有效结合，制备出负载掺杂钴的纳米氧化锌活性炭复合材料，不仅可以保持活性炭的多孔性,使材料的吸附能力增强，同时,又在该材料中叠加了钴掺杂纳米氧化锌微粒的光催化活性,所制得的光催化剂的光催化降解性能可能会比单纯钴掺杂氧化锌和纯氧化锌的光催化降解效率高。
本文采用草酸盐共沉淀法制备了活性炭负载草酸盐前驱体,通过煅烧热解得到活性炭负载的钴掺杂纳米氧化锌的复合物，研究了复合材料负载量、焙烧温度对其光催化活性的影响,探讨了焙烧温度对复合材料孔结构的作用及其与光催化活性的关系。
1实验部分1.1主要试剂与仪器醋酸锌、醋酸钴、草酸、氨水、无水乙醇、活性炭粉等试剂均为分析纯；亚甲基蓝为化学纯,购买于国药集团化学试剂有限公司。
1.2复合材料的制备1）活性炭的预处理：用0.5mol/L的重铬酸钾溶液浸泡24h，洗至无棕黄色后，用双氧水浸泡48h后洗净，抽滤烘干后备用。
2）活性炭负载草酸盐前驱体的制备：以醋酸锌、醋酸钴、草酸为原料，加入不同质量的活性炭粉，制备不同氧化物负载量（wt%：1%、3%、5%、7%、9%）的活性炭负载的草酸盐前驱体，量取一定量的0.05mol/L的Zn(CH3COO)2溶液、0.05mol/L的Co(CH3COO)2溶液(以产物ZnO中Co的含量为5wt%)，向Co(CH3COO)2和Zn(CH3COO)2混合溶液中加入不同量的活性炭粉并置于70℃的水浴中加热搅拌10min后，逐渐加入0.05mol/L的草酸溶液，反应1h后用NH3·H2O 调节溶液的pH为7~7.5，然后静置1h后抽滤，产物放置于60℃烘箱内烘干。
3）活性炭负载草酸盐前驱体的焙烧：将活性炭负载的草酸盐前驱体置于管式炉中，在氮气气氛下焙烧分解，先以5℃/min从室温升至200℃并保温1h，然后以3℃/min的升温速率加热到不同热分解温度（450℃、500℃、550℃、28actived carbonoxalatea-9%b-7%c-5%d-3%e-1%1020304050607080902θ/(°)图1不同负载量的活性炭-草酸盐前驱物的XRD 图ZnOactivated carbona-9%b-7%c-5%d-3%e-1%1020304050607080902θ/(°)图2活性炭-草酸盐前驱物热分解样品的XRD 图600℃、650℃、700℃），并在该温度下保温2h ，自然冷却后取出即得活性炭负载的钴掺杂纳米氧化锌光催化剂。
4）材料的光催化性能实验：光源为上海蓝晟电子有限公司XQ350-500氙灯，在100mL 浓度为100ppm 的亚甲基蓝溶液中加入30mg 复合材料催化剂样品，避光黑暗搅拌30min ，然后在氙灯照射下进行光催化降解，每隔一段时间取一次样，离心分离，测亚甲基蓝溶液在665nm 处的吸光度，试样的光催化降解率D 由（1）式计算得到：D =(A O -A ）/A O ×100%(1)式（1）中：A O 为试样光照前的；A 为光照时间为t 时的试样吸光度。
1.3材料的分析表征利用丹东浩元仪器有限公司DX-2007X 射线衍射仪对活性炭负载草酸盐前驱物和活性炭负载掺杂钴的纳米氧化锌复合材料进行物相结构分析,采用Cu K α靶(λ=0.15418nm),扫描速率为0.05°·min -1,；采用美国Micrometitics ASAP2020氮气吸附-脱附仪(BET)表征所合成复合材料的比表面积和孔径分布；使用安徽皖仪科技股份有限公司UV5100型紫外/可见分光光度仪测定不同光照时间下亚甲基蓝溶液的吸光度来评价其光催化性能。
2结果与讨论2.1试样的XRD 分析为考察活性炭负载的草酸盐共沉淀物及热分解后的物相,分别对样品进行了的XRD 分析(图1、图2)。
图1是所制得的草酸盐前驱物的XRD 衍射图。
图中2θ为20°～30°范围中出现了活性炭的衍射峰，其中在26.8°的较强衍射峰对应于活性炭的（004）晶面衍射峰(JCPDS ：26-1080)；可以看出，随着负载量的增大，草酸盐共沉淀复合物前躯体中在18.6°、30.3°、35.2v 、40.5°、43.4°出现的衍射峰与草酸锌标准卡片一致（JCPDS ：25-1029）。
图2是草酸盐前躯体在650℃煅烧热分解后所得样品的XRD 图。
图中31.8°、34.3°、36.2v 、56.5°、62.9°、67.8°的衍射峰位置与氧化锌标准卡片（JCPDS ：36-1451）相吻合，可以确定，制得草酸盐分解为六方晶系的纳米氧化锌，衍射峰中未出现氧化钴等其它物相的衍射峰，说明草酸盐钴离子替换了部分锌离子进入了氧化锌的晶格[9]。