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半导体材料的制备在当前的材料科学研究中占据了非常重要的位置,不同的制备工艺和过程对半导体材料的微观结构、宏观性能和材料的实际应用具有非常大的影响。以第三代新型半导体ZnO材料为光催化剂降解有机染料废水是近年来的研究热点之一。本文基于高分子聚合物在溶液中具有的丰富的链构象和三维立体空间结构,结合冷冻干燥技术,探索了以聚合物辅助冻干法为基础的纳米半导体材料的制备工艺。采用制备的纳米ZnO对单一组分染料废水和多组分混合染料废水进行深度处理,对光催化降解反应动力学和降解机理进行研究。主要工作包括:(1)采用聚合物辅助冻干法制备得到了分散性较好的纳米ZnO粉体。采用控制变量法,考察制备工艺条件对纳米ZnO材料光催化性能的影响,得到聚合物辅助冻干法的最佳工艺条件:水溶性高聚物选用聚乙烯醇(PVA),聚合物水溶液质量分数为2%;锌源是六水合硝酸锌;PVA与六水合硝酸锌质量比为1:4;冷冻干燥压力为10 Pa,干燥时间为10 h;煅烧温度为550℃,煅烧时间为4 h。采用X射线衍射(XRD)、热重差热分析(TGA-DTA)傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM),对制备过程中的中间产物和最终纳米ZnO光催化剂进行表征分析。通过对中间产物的表征,分析聚合物辅助冻干法的制备过程中,高分子聚合物的链构象和冻干过程的分散特性以及二者之间的协同效应,阐明聚合物辅助冻干法的制备工艺机理及制备工艺特点,为半导体材料的制备提供新的思路和方法。(2)制备得到的纳米ZnO粉体具有良好的光催化性能。将其用于降解单一组分染料废水和多组分混合染料模拟废水,考察光催化降解过程中的影响因素。重点分析多组分混合染料降解过程中,不同组分之间降解效率的相互影响。对光催化降解反应的动力学进行研究,发现实验数据较好地符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)方程模型,非线性拟合的相关系数均大于0.99。结合光催化降解机理,对单一组分染料废水和多组分混合染料的降解过程进行讨论分析,为光催化技术的实际应用提供理论和数据基础。