255 / 2021-04-17 17:35:29

溶液前驱体等离子喷涂光催化降解涂层

溶液前驱体等离子喷涂,纳米结构,异质结,氧缺陷,金属氧化物光催化涂层

随着社会经济的发展，水污染成了亟需解决的环境问题之一。其中，利于光催化剂和光照，以光催化降解的方式实现污染物降解是一种绿色水处理技术。然后，目前普遍采用的粉末形式光催化剂存在难回收、易团聚的问题。此外，基于传统工艺（如水热法、溶胶-凝胶法），光催化涂层制备过程繁琐耗时。针对上述问题，利用溶液前驱体等离子喷涂（SPPS）技术可实现金属氧化物基纳米光催化涂层的一体构筑，但缺乏竞争力的光催化性能是限制溶液等离子喷涂光催化涂层的主要瓶颈。因此，本文借助SPPS技术，围绕涂层形貌调控、异质结构筑、双金属氧化物合成开展了系列工作。首先，基于SPPS技术首次获得了纳米结构（如纳米线、纳米棒、纳米片）构成的分级结构ZnO涂层，并提出了全新纳米结构的形成沉积机制；其次，研究了ZnO基异质结涂层组分比例对涂层微观结构和相组成的影响规律，并提出了异质结涂层中纳米结构的沉积策略；此外，构筑了窄禁带宽度双金属氧化物，如铁酸锌（ZnFe₂O₄）、铁酸铜（CuFe₂O₄）涂层等，对比分析了不同液相喂料和喷涂工艺对于涂层特性的影响。实验结果表明，在紫外光照射下，可在120分钟内实现酸性橙II（OrangeII）100%降解；在可见光照射下，可在360分钟内实现酸性橙II（OrangeII）95.3%降解。以上改善的光催化降解性能归因于可控的纳米结构、更窄的禁带宽度和原位引入氧缺陷。