生物质炭/ZnO复合材料的制备及其吸附-光催化性能

来源期刊：复合材料学报2019年第9期

论文作者：张隐 黄慧玲 魏留洋 甘露 潘明珠

文章页码：2187 - 2195

关键词：纳米ZnO;纳米晶纤维素;高温碳化;吸附-光催化;生物质炭;

摘    要：以纳米晶纤维素（NCC）为形貌诱导模板,醋酸锌（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）为Zn源,采用原位聚合法制备NCC/ZnO纳米杂化物,再经550℃高温碳化,得到生物质炭/ZnO复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis测试研究生物质炭与ZnO固体质量比（0.03∶1、0.17∶1、0.67∶1）对生物质炭/ZnO复合材料形貌、晶体结构、孔结构及光吸收性能的影响。并进一步以亚甲基蓝（MB）为模型污染物,研究生物质炭/ZnO复合材料的吸附-光催化性能,阐明其吸附-光催化机制。结果表明,经550℃高温碳化后,NCC转化为具有石墨微晶结构的生物质炭,其骨架结构得以保留,纳米ZnO均匀负载在生物质炭表面,形成生物质炭/ZnO复合材料。与纯纳米ZnO相比,生物质炭/ZnO复合材料比表面积显著提高,具备优异的吸附性能,同时,NCC转化得到的生物质炭有效提高了ZnO的光生电子-空穴对的分离率。生物质炭/ZnO复合材料通过吸附-光催化协同效应去除水体中的MB,去除率显著增加。当生物质炭与ZnO的固体质量比为0.17∶1时,生物质炭/ZnO复合材料的平均孔径为188.99nm,比表面积为33.51m²/g,在室温条件下,避光吸附30min后,再使用500W紫外灯照射20min,即对MB降解率达到99.8%。