研究目的
研究退火温度对异质结构ZnO-SnO2复合薄膜润湿性及光催化降解有机污染物效率的影响。
研究成果
退火温度显著提升了ZnO-SnO2薄膜的表面粗糙度、润湿性及光催化效率,这归因于结晶度的改善和异质结构的形成,从而实现了更优的电荷分离与污染物降解。较高温度处理后经修饰可实现超疏水性并展现优异的光催化性能,表明其在工业废水处理方面具有应用潜力。
研究不足
该研究仅限于特定的退火温度和污染物;未涉及可扩展性和实际应用条件。溶胶-凝胶参数的优化及长期稳定性问题尚未探讨。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用溶胶-凝胶法合成ZnO-SnO2复合薄膜,通过不同温度(300°C、400°C、500°C)退火探究其性能。理论模型包括润湿性的Wenzel方程和光催化降解的Langmuir-Hinshelwood动力学。
2:样品选择与数据来源:
薄膜制备于硼硅酸盐玻璃基底上。污染物包括液相中的亚甲基蓝(阳离子染料)、甲基橙(阴离子染料)以及固相中的十八烷酸。
3:实验设备与材料清单:
仪器包括X射线衍射仪(Rigaku Ultima IV)、FT-IR光谱仪(Agilent Cary 630)、接触角测量仪(DMs-401,Kyowa Interface Science)、场发射扫描电镜(JSM-7600F)、原子力显微镜(NT-MDT NTEGRA Vita)、三维光学表面轮廓仪(Bruker Contour GT)、紫外-可见分光光度计(Agilent Cary 60)及紫外灯(飞利浦UV-C杀菌灯)。材料包含氯化锡、乙醇、聚乙二醇、醋酸锌二水合物、2-甲氧基乙醇、单乙醇胺、硼硅酸盐玻璃、亚甲基蓝、甲基橙、十八烷酸。
4:0)、接触角测量仪(DMs-401,Kyowa Interface Science)、场发射扫描电镜(JSM-7600F)、原子力显微镜(NT-MDT NTEGRA Vita)、三维光学表面轮廓仪(Bruker Contour GT)、紫外-可见分光光度计(Agilent Cary 60)及紫外灯(飞利浦UV-C杀菌灯)。材料包含氯化锡、乙醇、聚乙二醇、醋酸锌二水合物、2-甲氧基乙醇、单乙醇胺、硼硅酸盐玻璃、亚甲基蓝、甲基橙、十八烷酸。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:制备溶胶、陈化、混合、旋涂于玻璃基底、退火并进行表征。润湿性通过座滴法评估,光催化测试将薄膜置于紫外光下与污染物接触并测定随时间变化的降解率。
5:数据分析方法:
采用XRD分析结晶度,FESEM和AFM分析形貌与粗糙度,FT-IR分析化学基团,UV-Vis分析吸光度变化,动力学模型计算降解速率。
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X-ray diffractometer
Ultima IV
Rigaku
Used to obtain crystallographic information of the films.
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FT-IR spectrometer
Cary 630
Agilent
Used to take infrared spectra of the films in transmittance mode.
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FESEM
JSM-7600F
JEOL
Used to characterize the morphologies of the samples.
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3D-optical surface profiler
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Used to measure the thicknesses of the films.
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UV-Vis spectrometer
Cary 60
Agilent
Used to access photocatalytic activities by recording absorbance spectra.
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Contact Angle Meter
DMs-401
Kyowa Interface Science CO LTD
Used to measure water contact angles on the film surfaces.
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AFM
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