纳米Zn/ZnO复合结构的制备及其暗室催化性能

利用滚压振动磨在室温条件下将金属锌粉制备成尺寸在20～30nm的Zn颗粒,在260℃预热纳米Zn颗粒并使其与常温常压水蒸气反应生成ZnO与Zn的复合结构。将水解产物作为催化剂在完全避光的暗室条件下对甲基橙进行降解实验,在60min内甲基橙的降解率即可达到80%以上,说明这种纳米ZnO/Zn复合结构对甲基橙具有优异的暗室催化效果,且反应过程符合拟一级动力学方程。分析其原因可能为机械力作用使得纳米结构内部存在大量晶格缺陷,形成电荷不均匀区域,并以电子空穴对的形式存在。同时在水解反应过程中,未反应的Zn颗粒附着在ZnO纳米棒上,形成金属-半导体复合结构,可有效降低电子空穴的复合几率,从而增大ZnO纳米结构的催化效率。

锌粉-石墨的机械研磨复合及其室光催化性能

利用滚压振动磨在干法室温和氩气保护环境下制备了锌粉-石墨复合产物,表征了产物的结构特征,并分析了产物的演变过程及其室光催化效果。研究表明,在混合研磨过程中,锌粉将优先于石墨晶体吸收振动能量而使晶粒发生细化,并均匀地钉扎分布在大片石墨的表面。同时,锌颗粒和石墨晶体之间发生激烈的相互作用,使石墨层间结构发生破坏,减薄为纳米级的片状结构或直径在30-50nm的球形石墨结构。锌-石墨复合结构对甲基橙的催化降解具有硬特性,经连续3次循环使用,其催化效果没有丝毫衰减,反而有所上升。

振动应力场中石墨的结构演化

利用滚压振动磨对石墨进行研磨,并用XRD、拉曼散射、SEM和BET对产物的结构和形貌进行了研究。实验表明,随着研磨时间的增加,石墨晶粒尺寸减小,原有的晶体结构被破坏,引入大量缺陷。石墨在研磨10h后呈厚度为纳米级的片状,而且石墨化度变化不大。实验同时为短时间制备高纯度的纳米石墨提供了一个新的方法。