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研究生: 林育帆
Lin, Yu-Fan
論文名稱: 利用溶膠-凝膠法合成氧化鋅/二氧化矽粉末及其光催化效果研究
Synthesis of ZnO/SiO2 powders by sol-gel method and study of the photocatalytic activity
指導教授: 黃紀嚴
Huang, Chi-Yen
共同指導教授: 申永輝
Shen, Yun-Hwei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: ZnO/SiO2溶膠-凝膠法比表面積光觸媒
外文關鍵詞: Photocatalyst, ZnO/SiO2, sol-gel, specific surface area
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  • 光觸媒是一種催化劑,不須消耗其他能源,只需利用光能便能分解對象物,應用範圍非常地廣泛,通常應用於空氣汙染、水汙染、農業汙染和建築物外表髒汙......等等。本次研究以氧化鋅作為光觸媒,因為氧化還原能力佳且室溫或高溫下狀態穩定的優點,故經常被作為光觸媒原料來源。需要紫外光作為驅動能量來進行淨化空氣、純化水質和去除髒汙等功能
    氧化鋅具有光子晶體(photonic crystal)的特性,藉以提升進光量,但其粉末奈米化會有團聚不易分散的問題,因而降低與欲分解物的接觸面積,本研究利用溶膠-凝膠法製備氧化鋅/二氧化矽光觸媒粉末來解決這問題。用溶膠-凝膠法製備而得的二氧化矽乾凝膠(Silica xerogel)粉末,利用其高比表面積的特性使氧化鋅溶膠披覆在上面,藉以增加氧化鋅催化效率。
    本研究合成氧化鋅/二氧化矽複合粉末,其為核-殼(core-shell)結構。利用XRD、SEM、FTIR、DTA、BET和UV對樣品進行檢測, XRD觀察氧化鋅/二氧化矽粉末特徵峰,發現在900℃出現矽鋅礦特徵峰;SEM對氧化鋅/二氧化矽粉末表面形貌進行觀察;FTIR觀察氧化鋅/二氧化矽粉末在不同溫度下鍵結鍵結情形;DTA對氧化鋅/二氧化矽粉末進行熱分析;BET的檢測中發現在不同的酸鹼溶液的比例會影響二氧化矽乾凝膠(Silica xerogel)粉末的比表面積及膠化時間;UV來觀察氧化鋅/二氧化矽粉末光性質。在對亞甲基藍催化實驗中,降解17小時後,氧化鋅/二氧化矽粉末相對於TiO2(P25)具有較佳的光催化效果。

    Photocatalyst does not need to consume fossil fuel; optical energy will be able to simply decompose a chemical compound. A wide range of applications included air pollution, water pollution, and agricultural pollution and so on. The experiment of this study applies sol-gel method to synthesize ZnO/SiO2 photocatalyst. Zinc oxide has the characteristics of photonic crystals, in order to enhance the amount of light, but the powder nano-aggregation will be difficult to disperse, thus reducing the contact with the product to be exploded area. To solve this problem, ZnO was coated with SiO2,which increases specific surface area of the particle.

    第一章 緒論1 1-1前言1 1-2 研究動機2 第二章 理論基礎及文獻參考5 2-1 光觸媒簡介5 2-2 材料介紹6 2-2-1 氧化鋅6 2-2-1-1 氧化鋅粉末製備7 2-2-2 Silica xerogel製備10 2-3 光催化11 2-3-1 催化反應11 2-3-2異相催化12 2-3-3半導體催化13 2-4 影響觸媒反應因素16 2-4-1 Band-gap16 2-4-2 電子-電洞17 2-4-3 表面吸附競爭17 2-4-4 量子效應18 2-5 溶膠-凝膠(sol-gel)法及鍵結模式18 2-5-1 溶膠-凝膠法簡介18 2-5-1-1溶膠-凝膠工作原理19 2-5-2 影響因素21 2-5-2-1 溶劑的選擇21 2-5-2-2水解所使用的水量21 2-5-2-3 催化速率22 2-5-2-4 催化劑及pH值23 第三章 實驗介紹25 3-1 實驗藥品25 3-2實驗流程26 3-2-1實驗簡述26 3-2-2氧化鋅溶膠及粉末製備26 3-2-3 Silica粉末製備26 3-2-4 SiO2-ZnO粉末製備27 3-3實驗儀器介紹31 3-3-1熱行為分析31 3-3-2 結晶相鑑定32 3-3-3 粉末比表面積分析35 3-3-4 光性質分析36 3-3-5 表面形貌37 3-3-6 粉末鍵結分析38 3-3-7光觸媒催化性能測試39 第四章 結果與討論42 4-1 物理分析43 4-1-1 熱行為分析43 4-1-2 表面形貌45 4-1-3 粉末粒徑及比表面積48 4-1-4 結晶相鑑定49 4-1-5 粉末鍵結分析53 4-3光催化效能測試55 4-3-1光降解亞甲基藍55 第五章 結論59 參考文獻60

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    下載圖示 校內:2022-07-05公開
    校外:2022-07-05公開
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