金屬離子摻雜納米氧化鋅的制備及其光催化性能研究.pdf

1、納米ZnO 作為一種新型的功能材料，由于其成本低廉、無毒、催化效率較高、結(jié)構(gòu)及性能相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，在光催化領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。但由于ZnO 自身的光腐蝕作用，使其催化效率不高，催化活性有待進(jìn)一步提高；此外，由于它禁帶寬度為3.2ev，吸收波長(zhǎng)閥值大都在紫外區(qū)，太陽(yáng)光利用效率低；再次，載流子復(fù)合率高，量子效率低等缺點(diǎn)，因此有效提高其光催化效率成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，深入研究納米ZnO的光催化活性及其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用有重要意義。
　

2、　 本文采用溶膠-凝膠法制備了納米ZnO，并在此基礎(chǔ)上制備了摻鐵納米ZnO和摻銅納米ZnO 光催化劑，用X 射線衍射、紅外吸收光譜、紫外-可見吸收光譜和分子熒光光譜等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征。以紫外燈為光源，甲基橙為目標(biāo)化合物，對(duì)納米ZnO、摻鐵納米ZnO和摻銅納米ZnO 光催化活性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 以二水合醋酸鋅(Zn(CH3COO)2· 2H2O)作為前驅(qū)體，無水乙醇(EtOH)作為溶劑，二乙醇胺(DEA

3、)為穩(wěn)定劑制備了納米ZnO 粉體。制得的納米ZnO 為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，平均粒徑約為36nm。
　　 鐵摻雜納米ZnO 為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，平均粒徑約為34.5nm；IR 譜結(jié)果顯示出ZnO 特征吸收峰，未見Fe-O的特征吸收峰；紫外吸收光譜發(fā)生紅移，ZnO的可見光吸收增強(qiáng)，提高了可見光催化活性；鐵的摻雜沒有引起新的發(fā)光現(xiàn)象，熒光強(qiáng)度大小的變化趨勢(shì)與各樣品的光催化活性大小一致。
　　 銅摻雜的納米ZnO 為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，平

4、均粒徑約為32nm，銅的摻雜有效地抑制了制備過程中納米ZnO 顆粒的增長(zhǎng)；IR 結(jié)果顯示出ZnO 特征吸收峰，未見Cu-O骨架的特征吸收峰；紫外吸收光譜發(fā)生紅移，提高了可見光催化活性；銅的摻雜也沒有引起新的發(fā)光現(xiàn)象，只是影響了熒光響應(yīng)范圍和強(qiáng)度，熒光強(qiáng)度大小的變化趨勢(shì)與各樣品的光催化活性大小相反，即樣品熒光強(qiáng)度越低，其光催化活性越高。
　　 對(duì)甲基橙的光催化降解性能研究表明：納米ZnO的最佳摻鐵量為0.5％，最佳摻銅量為0.5％