氧化鋅納米線在三維孔道中的受限生長及其性質研究.pdf

1、本文采用晶種預制與水熱合成的方法在 SiO2大孔材料中原位生長出氧化鋅納米線（ZnO NWs），合成出ZnO NWs/SiO2復合物。并將該復合物作為載體進行的研究可分為兩方面：一方面固定脂肪酶，研究其吸附性能；另一方面負載四羧基酞菁鐵（Fe(Ш)-taPc），制備出三元復合光催化劑（Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO2），研究催化劑的降解性能。詳細研究方法及結果如下：
　　1.以 SiO2大孔材料的三維孔道為反應場所，

2、采用晶種預制與水熱合成方法在SiO2大孔材料中原位生長出氧化鋅納米線（ZnO NWs）。重點研究了引入 ZnO晶種時前驅物濃度對納米線生長的影響，及水熱反應溫度對納米線生長的影響，通過探究實驗得到ZnO NWs生長的最優(yōu)條件，達到控制晶種數量和提高晶種質量的目標。即采用Zn(Ac)2/PEG600/H2O三元混合溶液作為前驅物，通過100～200℃二階段加熱和高溫煅燒在 SiO2孔壁上形成 ZnO晶種，以鋅氨絡合物為鋅源，通過90℃熱分

3、解使其轉化為Zn(OH)2并沉積在孔道中，并在100℃水熱合成原位制備ZnO NWs，通過改變三元前驅物組分用量來調節(jié)ZnO晶種的尺寸與分布，進而控制納米線的形貌，最終獲得直徑在15～20 nm的ZnO NWs以無規(guī)線團形貌均勻填充于三維孔道中。納米線的結構經過 XRD和拉曼光譜的表征確認其為六方纖鋅礦型 ZnO晶體。
　　2.以ZnO NWs/SiO2復合物為載體，固定豬胰脂肪酶。與單純SiO2以簡單的吸附作用固定脂肪酶進行對比

4、，實驗測得復合物的吸附量是單純的SiO2大孔材料的5～6倍，其最大固定量達到286.8 mg.g-1，最高酶活425.5 U.g-1，被固定的酶蛋白在緩沖溶液中經過48 h浸泡不易脫落，且活性保持穩(wěn)定，可知ZnO NWs/SiO2復合物具有較強的吸附能力，很可能是一種較好的固定化酶載體。
　　3.采用簡單吸附法將Fe(Ш)-taPc負載于ZnO NWs/SiO2復合物，合成出三元復合光催化劑（Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/

5、SiO2），其最高負載Fe(Ш)-taPc量達到11.5wt％。通過掃描電鏡( SEM)、粉末衍射（XRD）、紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis)、拉曼光譜(Raman)對該催化劑進行了表征，并以有機染料羅丹明B為目標降解物，考察了Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO2在可見光下的光催化降解性能，可快速催化降解羅丹明 B，降解反應遵循一級動力學方程。當 Fe(Ш)-taPc的負載量為3.5wt%的三元復合光催化劑顯示出最高的活性