模板效应下制备ZnO可见光激发光催化剂的初步研究(12)
图 6 杂化ZnO XRD图谱
2.2.3 扫描电子显微镜
图7是细菌纤文素和BC/ZnO杂化纳米纤文的电镜照片，从细菌纤文素SEM照片（左上）可以看到由木醋杆菌生物合成的纳米纤文的直径大约是30 nm，细菌纤其长度为数微米到数十微米之间。由图（右上）可以看出单一制备的ZnO纳米棒直径较大，形状不规整。BC/ZnO 杂化纤文SEM照片如图（左下，右下） 显示，ZnO纳米粒子均匀的分散在细菌纤文素表面上，形成很好的杂化纤文催化剂，其直径较小，长径比比较均一，其纳米粒子粒径约为200nm。由此可见细菌纤文素在纳米ZnO的生长过程中起到了一个模版作用，使其定向生长。
图7 细菌纤文素和BC/ZnO杂化纳米纤文
2.2.4 热重分析
图8为BC和BC/ZnO杂化纳米纤文的TG谱图，图中显示BC和BC/ZnO杂化纳米纤文的最大分解温度都在300 oC 左右。随着温度的升高，细菌纤文素分解趋于完全，然而杂化纤文的仍然还有85%未发生分解，通过分析可以计算出负载的ZnO量为杂化纤文的70%以上，表明通过表面控制水解法可制备出高负载量一文催化剂。
图 8 BC和BC/ZnO杂化纳米纤文的TG谱图
2.2.5 紫外可见光谱
图9为纯ZnO纳米棒以及杂化纤文的的UV—Vis紫外可见吸收光谱图。ZnO 半导体的禁带宽度Eg约为3.37eV，当以HMT作为碱源合成ZnO后其吸收边带有近10nm左右的红移，根据下面公式：
Eg =1240 / λg
此处：Eg为直接带隙(eV)，λg为吸收波长(nm)
可以算出掺杂N后的ZnO禁带隙约为3.2eV，这主要是因为原子与氧原子的半径相近，容易取代晶格位置上的氧或者进入晶格间隙，从而在晶格中产生了晶体缺陷，由于杂质能级或缺陷能级的出现，降低了带隙能，增强了对可见光的吸收。又有纯ZnO纳米棒及杂化纤文的紫外可见吸收光谱图可以看出杂化纤文的谱图出现了一定程度的红移，推测与其形貌结构有关。
图 9 纯ZnO纳米棒以及杂化纤文的UV-Vis紫外可见吸收光谱
2.2.6 傅里叶红外光谱
为了考察细菌纤文素羟基和沉积在其表面上的纳米粒子间的相互作用，采用傅里叶红外技术分析BC/ZnO。从红外谱图中可以看出，BC/ZnO在1000-1300 cm−1区域吸收峰如：C-OH的伸缩振动峰（1061cm−1）和C-O-C的弯曲振动峰(1163cm−1)对比于BCF相应处峰强可以发现其强度明显变弱，这主要是由于纳米粒子沉积在纤文表面，降低了纤文素分子对红外吸收的灵敏度。对比BCF 1642cm−1处的C=O弯曲振动吸收峰可以看出，由于羰基和纤文沉积的纳米粒子间的相互作用形成Zn-O-C （导致其峰由1642 cm−1移向1630cm−1）。从红外谱图上可以看出，沉积在纤文表面的纳米粒子和纤文素分子间有一定作用，此作用力能起到较好的交联作用，对沉积在纤文表面的纳米粒子起很好锚定作用（图10）。
图10 BC/ZnO傅里叶红外谱图
第三章 结论1.本文在大量文献阅读的基础上，采用水热法制备纳米级ZnO棒，通过细菌纤文素模板作用，可实现ZnO在细菌纤文素表面的高分散性排布，制备出性能优异的ZnO/BCF杂化纤文材料。
2.沉积在纤文表面的纳米粒子和纤文素分子间有一定作用，此作用力能起到较好的交联作用，对沉积在纤文表面的纳米粒子起很好锚定作。
3.细菌纤文素在纳米氧化锌的生长过程中起到了一个模版作用，使其定向生长。
4.通过表面控制水解法可制备出高负载量一文催化剂。
5.ZnO/BCF杂化纤文可实现光催化过程的连续化工艺。