您当前所在位置:首页 > 新品上市 > 实验室耗材 > 无机纳米
碳化CNC/ZnO纳米复合材料(C-C-CNC/ZnO)的形貌分析及光吸收性能分析
发布时间:2021-05-08     作者:zzj   分享到:

碳材料具有良好的导电性,被认为是电子转移的理想通路,其与纳米ZnO复合时,可有效捕获和运输光生电子。此外,碳材料的石墨化共轭结构有利于减小ZnO的禁带宽度,显著提升ZnO的光催化活性。CNC具有高结晶度,作为碳前驱体可制备具有更高石墨化程度和更大比表面积的纳米生物质炭。在均匀负载纳米ZnO后,进一步对CNCZnO复合材料做碳化处理,可获得CNC衍生碳材料/ZnO复合材料。

1.形貌分析

CNC负载ZnO纳米复合材料的TEM图见图2。从图2可见,纯纳米ZnO呈球状,大量团聚,分散性较差(图2a)。负载于CNC表面后,由于CNC结构中的磺酸基和羟基在反应初期即通过静电作用吸附并固定了Zn2+,使纳米ZnOCNC表面生成 ,进一步沉积在相互交联的CNC(图2b中箭头所示)上,团聚现象明显得到抑制,且随CNC的生长方向呈棒状及纵横交错排列方式(图2b中圆框所示)。随着反应的进行,部分纳米ZnO被包覆在CNC团簇中,CNC覆盖了纳米ZnO表面(如图2b插图)。进一步在550℃下对CNCZnO复合材料进行碳化处理,该过程中CNC发生热解碳化转化为碳纳米材料,保持了高度结晶结构,因此不易发生熔融流动,其形貌结构得以保留,纳米ZnO仍以棒状及相互交错的排列方式沉积于碳化CNC上(图2c中圆框所示),具有良好的分散性。

image.png

2.晶体结构分析

CNC负载ZnO 纳米复合材料的XRD图谱见图3。在2θ=31.8°,34.4°,36.2°,47.5°,56.6°,62.8°和67.9°处的特征衍射峰分别对应六方纤锌矿结构ZnO的(100),(002),(101),(102),(110),(103)和(112) 衍射晶面。此外, 其晶面间距分别为0.2800.2640.249nm,与标准卡片(PDF No 361451)一致。与纯ZnO相比,CNCZnO复合材料在2θ=14.8°,16.2°和22.6°处出现特征衍射峰,分别对应于I型纤维素的(-101),(101)和(200)晶面,表明经该沉淀法制备CNCZnO复合材料并未改变CNC 的晶型。C-CNCZnO复合材料中ZnO 峰型尖锐,表明其具有较高的纯度和结晶度(75.3%),但在其图谱中未观察到碳材料特征峰,可能是因为CNC转化所得碳纳米材料在复合材料中含量较低,不易检测所致。通过Debye Scherrer公式计算纳米ZnO3个主要晶面(100),(002)和(101)的平均粒径,结果表明,纯ZnO的晶粒尺寸较小,为6.3nmCNCZnO复合材料中ZnO的晶粒尺寸增至8.4nmC-CNCZnO复合材料中ZnO的晶粒尺寸又降低至7.8nm

image.png

3.化学结构分析

ZnOCNC负载ZnO纳米复合材料的FT-IR图谱见图4。从图4可以看出:在440460cm-1范围内出现Zn-O的特征吸收峰,在1440cm-1附近出现Zn-O的振动吸收峰,其峰值存在轻微偏移,可能是由于ZnO的晶格参数发生变化;纯纳米ZnO3407cm-1处有一宽峰,为—OH的伸缩振动峰,1580cm-1处为—OH的弯曲振动吸收峰。引入CNC后,所制得CNCZnO纳米复合材料在330729191054cm-1处出现特征峰,分别对应于CNC中—OH伸缩振动、—CH2—伸缩振动和吡喃糖环中不对称COC键伸缩振动。进一步碳化处理后,所得C-CNCZnO纳米复合材料在1151cm-1处产生了明显的特征吸收峰,可能来自CNC高温处理后的碳层表面C—O—C 伸缩振动,其中未观察到CNC的特征峰,说明高温处理后CNC转化为碳纳米材料。

image.png

4.光吸收性能分析

CNC负载ZnO纳米复合材料的UV-Vis DRS图谱见图5。由图5可见:纯纳米ZnO的图谱在350nm处出现特征吸收峰,对应于ZnO的电子从价带转移至导带( O 2pZn 3d) 的基础带吸收,其在可见光区吸光强度很低;加入CNC模板后,CNCZnO纳米复合材料在360nm处出现特征吸收峰,其光吸收峰产生了轻微红移,可能是因为CNC的引入对纳米ZnO形貌、晶粒尺寸及表面微观结构产生影响。此外,CNCZnO纳米复合材料在可见光区的吸收性能有一定提高。进一步碳化处理后,所制得的C-CNCZnO特征吸收峰进一步向可见光区移动,在可见光区的吸光度得到大幅度提高,说明CNC碳化所得的碳纳米材料对促进复合材料的光吸收性能有显著提升效果。采用Kubelka Munk方程计算样品的带隙能(Eg),如图5中插图所示。经计算,纯纳米ZnOEg值为3.15eV,与Jayaraman等的研究结果类似;引入CNC模板后,CNCZnOEg值增至3.18eV,可能是由于CNC对纳米ZnO具有部分包覆作用,在一定程度上增大了ZnOEg;进一步碳化后,C-CNCZnO纳米复合材料的Eg值降低至1.75eV,显著低于纯纳米ZnO,有效扩大了其光响应范围。

image.png

5.吸附-催化协同降解机理分析

CNC负载ZnO纳米复合材料对MB的吸附-光催化性能见图6。由图6a可见,样品在黑暗条件下搅拌60min 后,均能达到对MB的吸附-解吸平衡。纯纳米ZnOZnOC-CNCCNCZnOC-CNCZnO复合材料对MB的吸附去除率分别为2%,33%,3%,58%和49%。可以看出,纯纳米ZnO、纯CNC和纯C-CNC的吸附性能均显著低于复合材料,说明CNCC-CNC与纳米ZnO复合后,对吸附性能具有协同提升作用。CNCMB的吸附机制主要包括静电吸引和离子交换。由于硫酸水解的CNC分子链上有带负电荷的磺酸基,因此对阳离子型染料MB有一定的静电吸附作用,此外,单层化学吸附和离子交换等作用也在此过程中发生。按照CNCZnO复合材料中CNCZnO的实际配比,称取相应质量的纯CNC和纳米ZnO,混合后(CNCZnO)加入MB溶液中,其对MB的吸附去除率为42%,略低于CNCZnO复合材料,进一步说明经该沉淀法制备的复合材料中,纳米ZnOCNC对吸附性能具有协同提高的作用。而经碳化后,CNC转化为碳纳米材料,具有高比表面积、高吸附性能,也可有效吸附水体中的MB。开启光照后,MB被光催化降解(图6b),MB溶液也呈不同程度的褪色,如图6c所示。纯纳米ZnOMB的去除率迅速上升,光照时间为60min时,其对MB的去除率为86%;CNCZnO复合材料在光照60min后,对MB去除率为88%,但去除速率相对较缓慢,一方面是由于CNC部分包覆了ZnO,使MB的光催化反应难以在ZnO表面发生;另一方面,CNC的引入增大了CNCZnO复合材料的Eg值,对其光吸收范围产生影响。但相比于CNCZnO(光照60min时对MB去除率为65%),CNCZnO复合材料对MB的去除率仍有显著提高,说明有较大一部分纳米ZnO被固定于CNC表面,仍能发挥其光催化剂的作用。随着进一步高温处理,CNCZnO复合材料中的CNC逐渐转化为碳纳米材料。该碳材料不仅可在光催化过程中起吸附作用,为ZnO光催化提供高浓度MB环境,还可以有效抑制ZnO的光生电子(e- )-空穴(h+) 复合,达到吸附⁃光催化协同去除MB作用。因此,在开启光照后,C-CNCZnO复合材料对MB的去除率迅速增加,光照20min时即达到93%,继续光照至60min,其降解率为99%。

image.png

我们有:合成磷脂、高分子聚乙二醇衍生物、嵌段共聚物、磁性纳米颗粒、纳米金及纳米金棒、近红外荧光染料、活性荧光染料、荧光标记的葡聚糖BSA和链霉亲和素、蛋白交联剂、小分子PEG衍生物、点计化学产品、树枝状聚合物、环糊精衍生物、热门肿瘤原料药、大环配体类、荧光量子点、透明质酸衍生物、石墨烯或氧化石墨烯、碳纳米管、富勒烯。


相关定制列表如下:

纳米Cu/ZnO复合材料

珊瑚状Zn-ZnO复合材料

聚苯乙烯/ZnO复合材料(PS@ZnO)

花状介孔结构CdS-ZnO复合材料

纳米ZnO/低密度聚乙烯复合材料

ZnO/氧化石墨烯复合材料(ZnO@GO)

四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)/聚丙烯复合材料

多壁碳纳米管负载ZnO纳米复合材料MWCNTs-ZnO

PET/ZnO纳米复合材料

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) /ZnO纳米复合材料

Pt-ZnO/C复合材料

ZnO/环氧纳米复合材料

碳纳米管(CNTs)负栽氧化锌(ZnO)粒子复合材料

ZnO/Ni—Zn铁氧体复合材料

纳米ZnO-Fe2O3复合材料

层状ZnO/RGO复合材料

纳米ZnO-SiO2复合填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料

纳米ZnO和SiO2共混填充UHMWPE复合材料

ZnO/SnO2复合材料

纳米ZnO/白云母复合材料

纳米ZnO/HDPE复合材料

魔芋葡甘聚糖/ZnO纳米复合材料(KGM/ZnO)

聚丙烯接枝马来酸酐改性纳米ZnO/聚丙烯复合材料

nano-ZnO/聚丙烯(PP)复合材料

氧化石墨烯与氧化锌复合材料(ZnO@RGO)

碳纳米管/ZnO纳米复合材料

LLDPE/ZnO纳米复合材料

TiO2/ZnO 复合材料

石墨烯-氧化锌复合材料(GZO)

氧化锌/活性炭复合材料(ZnO/AC)

三维花状复合材料Fe3O4-ZnO

ZnO/壳聚糖复合材料

Zn^2+/CS复合膜上生长了氧化锌(ZnO)

聚合物-氧化锌纳米复合材料

不同形貌聚苯胺/氧化锌复合材料

纳米ZnO/PP及ZnO/CaCO3/PP复合材料

ZnO纳米棒及RGO/ZnO纳米棒复合材料

聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料

PP/氧化锌导热复合材料

花状ZnO-CHIT复合材料

核-壳结构ZnO/TiO2复合材料

ZnO/SnO复合材料

薄片状C(60)/ZnO纳米复合材料

ZnO/石墨烯复合材料

ZnO/TiO2复合材料

Au纳米粒子负载的ZnO空心球复合材料

CuS/ZnO纳米复合材料

二氧化钛/氧化锌纳米复合材料

TiO2/ZnO/凹土复合材料

纳米二氧化钛(TiO2)修饰纳米氧化锌(ZnO)纳米片

ZnO负载SnO<em>2</em>复合材料

聚氧乙烯-纳米氧化锌复合材料((PEO)LiClO/n-ZnO)

碳纳米纤维(CNFs)与氧化锌(ZnO)复合材料

ZnO-CNTs纳米复合材料

T-ZnO晶须改性高分子复合材料

ZnO/CoFe2O4复合材料

碳纳米管MWNT-纳米ZnO改性环氧复合材料

纳米ZnO的SiO2基复合材料

掺铝氧化锌(znO:Al,ZAO)纳米材料

ZnO/MgO/环氧树脂基复合材料

ZnTe/ZnO类球状复合材料

多孔复合材料HAPw/n-ZnO

银负载氧化锌复合材料Ag@ZnO

Li, Co共掺杂ZnO纳米颗粒

叶酸修饰Gd3+/Yb3+掺杂ZnO纳米粒子

SiO2基质中的ZnO纳米粒子

巯基丙酸分子对CdSe核壳量子点和ZnO纳米粒子薄膜

高质量ZnO纳米薄膜

具有高效光致变色性能的WO3/ZnO纳米粒子


以上内容来自齐岳小编zzj 2021.5.8

库存查询