纳米Co3O4/ZnO复合材料的制备及其光催化性能的研究*

王文涛，陈书航，张 崇，王 晶，崔其晖，付慧刚，张万旋，徐宏妍

(中北大学 材料科学与工程学院，太原 030051)

0 引 言

21世纪以来污染越来越严重，随着现代纺织行业快速发展，含有有机物种的染料的纺织废水大量产生[1-3]，由于染料废水组分复杂、难降解物质多, 加大了染料废水的处理难度, 也使染料废水的处理技术受到了国内外水处理工作者的充分重视和广泛研究[4-6]。甲基橙作为偶氮有机物是难降解的有机物，这类染料是染料分类中最多的，因而以它作为研究对象有一定的代表性[7-9]。Cai等[10]采用溶胶-凝胶法成功制备了具有磁性的催化剂Fe/Fe3C@C,并证明了其在微波辐射下对甲基橙的高效降解。Zheng等[11]采用水热与光还原相结合的方法，制备了纳米TiO2负载超细金属Ag的Ag/TiO2纳米复合材料，成功地将光响应范围从紫外区拓宽到可见光区，表明Ag/TiO2比纯TiO2具有更高的光催化活性。Han等[12]通过混合计划加热法制备了Co3O4-g-C3N4异质结光催化剂，异质结光催化剂在降解甲基橙方面便显出明显的光催化活性，提出了异质结结构具有较高光催化活性的可能机理。本文采用水热-煅烧法制备Co3O4与Co3O4/ZnO复合材料，将其作为光催化剂，在紫外光照射下对甲基橙溶液进行降解处理，探讨基于Co3O4纳米材料的光催化性能。

1 实 验

1.1 样品制备

1.1.1 实验试剂

六水合硝酸钴[Co(NO3)2·6H2O]、六水合硝酸锌[Zn(NO3)2·6H2O]、过氧化氢(30%H2O2)、无水乙醇(C2H5OH)、尿素[CO(NH2)2]和甲基橙(MO)等试剂均为分析纯，无后续处理。实验用水均为去离子水。

1.1.2 催化剂制备

称取2.9104 g Co(NO3)2·6H2O和6 g CO(NH2)2溶于90 mL去离子水中，超声10 min，充分溶解，取10 mL H2O2加入溶液中，超声30 min，均匀混合，记为溶液A。……