1. 研究目的与意义
水溶性偶氮染料是印染工业中污染治理的主要对象,由于它们大多含有苯环,目前所使用的化学和生物等降解方法难以取得较好效果。光催化氧化法在20世纪80年代后期开始应用于环境污染控制领域,由于该技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解污染物,与传统的处理方法相比,具有明显的高效、污染物降解彻底等优点,日益受到重视。
纳米氧化锌是一种常见光催化剂,比表面积大、表面活性中心多,并能很好地降解水中的有机污染物,将纳米氧化锌负载在蒙脱土上,既能充分利用蒙脱土对染料废水的高效吸附性能,又能体现纳米氧化锌对污染物催化降解作用与纯纳米氧化锌相比,该方法还可以大幅减少纳米氧化锌的用量,从而降低废水处理成本.
2. 国内外研究现状分析
光催化氧化技术在环境污染治理和能源开发利用等方面得到了广泛关注，成为国内外研究的热点，随着光催化技术研究的不断深入，半导体多相光催化氧化的研究已推广到金属离子、其它无机物和有机物的光降解，尤其在有机物的催化降解方面展开了大量的研究工作。根据国内外近年的一些研究报道表明，半导体多相光催化氧化法对空气的苯系物、卤代烷烃、酮、酸以及水中的烃、卤代物、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷农药含油废水等均有很好的去除效果，一般经过持续反应可达到完全降解，迄今为止已研究发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线照射下通过TiO2或ZnO迅速降解。因其具有能耗低。操作简单方便。适用范围广、反应条件温和、无二次污染等特点，该技术能有效地将有机污染物降解为无机小分子物质，避免二次污染。
光催化剂是多相光催化氧化技术的核心。TiO2是多相光催化反应中最常用最重要的半导体光催化剂，其具有无毒、价格低廉、结构及化学性能稳定性好、抗光腐蚀等特点，但由于TiO2的禁带较宽，因而其利用的太阳能大约仅为3%。为提高太阳能利用率，提高其光催化效率，人们进行了大量的研究，ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料，其独特的光、电、声等性质而使其在众多方面具有广泛的应用前景。是目前研究较多的一类光催化剂。
3. 研究的基本内容与计划
本实验中以甲基橙为研究模型，通过纳米氧化锌、蒙脱土、纳米氧化锌-蒙脱土复合材料物理特性和催化反应活性对比，考察各种因素对其催化效率的影响。从而为有机废水的设计处理和工艺条件的选择提供必要的参考。
主要研究内容如下：
（1）氧化锌的制备与表征
4. 研究创新点
(1)将较宽带隙的纳米zn0与其它不同带隙的材料复合:零带隙一一石墨烯、ag，窄带隙半导体一一cu0，绝缘体一一a120:以提高其光催化效率，该复合思路较为新颖，方向较为全面;
(2)一步法实现石墨烯一zn0纳米复合材料的制备:利用电化学法一步实现还原氧化石墨烯及石墨烯一zn0纳米复合材料的可控生长;
(3)采用光化学沉积法来实现ag-zno,cu0-zno,a1203-zn0等纳米复合材料的大面积高效率制备及生长机理、表面吸附、界面特性研究;
