摻雜氧化鋅納米材料的制備及其可見光催化性能研究.pdf

1、ZnO的禁帶寬度為3.2eV，只能吸收太陽光中不足5％的紫外光，且光生空穴-電子對(duì)極易復(fù)合，這些都嚴(yán)重地制約了其光催化活性。本文通過過渡金屬離子摻雜，不僅拓展了ZnO吸收光子的范圍，而且抑制了光生空穴-電子對(duì)的復(fù)合，使材料的光催化活性得到顯著提高。采用X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、紫外可見光度計(jì)(UV-vis)和比表面及孔徑分布測(cè)試儀(BET)等對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。論文主要結(jié)果如下:
　　 (1)采

2、用草酸沉淀法制備出Zn1-xFexO光催化材料。隨著Fe摻雜量的增加，ZnO晶粒尺寸變小，禁帶寬度變窄，在可見光區(qū)域的吸收得到增強(qiáng);在可見光照射下，Zn1-xFexO降解黃藥效率的順序?yàn)?4＞5＞3＞2＞1mol％，Zn0.96Fe0.04O的光催化活性最高，10mg/L黃藥在90min內(nèi)降解率達(dá)75％。
　　 (2)采用水熱法制備出介孔Co摻雜ZnO納米片自組裝微球，微球直徑約為16μm，納米片表面為{2110｝。研究了Co摻

3、雜量、鋅源和尿素與Zn2+摩爾比例對(duì)材料形貌、禁帶寬度、比表面積和光催化活性的影響。結(jié)果表明:Co摻雜抑制了晶粒生長(zhǎng)，增大了微球直徑，減小了材料禁帶寬度，提高了其比表面積和光催化活性，故當(dāng)摻雜量為4mol％時(shí)ZnO的光催化活性最高;當(dāng)ZnSO4、Zn(NO3)2、Zn(Ac)2和ZnCl2作為鋅源時(shí)，材料的比表面積依次減小，因而鋅源對(duì)光催化活性的促進(jìn)作用順序?yàn)?ZnSO4＞Zn(NO3)2＞Zn(Ac)2＞ZnCl2，故當(dāng)ZnSO4作為

4、鋅源時(shí)，材料的比表面最大，禁帶寬度最窄，光催化活性最高;尿素在晶體生長(zhǎng)過程中主要起了調(diào)節(jié)溶液pH的作用，降低尿素與Zn2+的比例后，材料的禁帶寬度變寬，比表面積增大，光生空穴-電子對(duì)的復(fù)合受到抑制，光催化活性得到提高。研究表明，當(dāng)Co摻雜量為4mol％，鋅源為ZnSO4，尿素與Zn2+的摩爾比為2.5時(shí)，產(chǎn)物的比表面積和平均孔容均達(dá)到最大，分別為68.2m2/g和0.3237cm3/g，其光催化活性最高，20mg/L黃藥在90min內(nèi)的